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超广角短波红外成像光谱仪前置光学系统设计被引量：15: 2012年; 为提高机载短波红外(SWIR)推扫式成像光谱仪遥感工作效率,获取更大的地面覆盖宽度,对视场角(FOV)达到90°的超广角前置光学系统进行了研究。针对传统折射式短波红外(1～2.5μm)系统在长波端透射率低的问题,提出了采用新型偏轴反射型式进行前置光学系统设计的思路。归纳了矢量像差理论所描述的控制偏轴系统三阶像差的方法。通过初始结构求解,在优化中控制像方远心及畸变,设计了焦距15mm、相对孔径1/3.5、视场角达到90°的偏轴反射式前置光学系统,在奈奎斯特频率处的平均调制传递函数(MTF)优于0.68,边缘视场的相对照度达到88%,且不存在材料吸收引起的透射率下降问题。同时对畸变影响下的推扫图像也进行了仿真。该光学设计应用于大视场短波红外成像光谱仪,可极大地提高系统的探测灵敏度。; 钟兴金光; 关键词：光学设计成像光谱仪短波红外大视场

空间相机的颤振成像调制传递函数及仿真实验被引量：8: 2011年; 为实现对卫星平台力学环境的合理约束,研究了空间相机颤振与成像调制传递函数(MTF)下降的关系。通过理论分析,建立了基于统计矩的颤振传递函数的数学模型,实现了在特定函数振动和已知振动曲线情况下对MTF下降曲线的计算。针对某空间相机,利用MATLAB软件的图形用户接口(GUI)编制了颤振成像MTF计算软件,计算了在有随机噪声的正弦型振动情况下不同振动幅值和频率对应的MTF值,得出该相机对于平台颤振的要求为:在0.04ms积分时间内其振动角幅值小于0.05″,并避免相机产生200Hz以上的振动。通过半物理仿真实验,对非函数形式的任意振动导致的传递函数下降进行深入分析,在图像的像质退化与振动传递函数之间建立了联系。用图像分析的方法计算了传递函数,结果与数学模型计算得到的传递函数趋势一致。; 张影; 关键词：空间相机颤振调制传递函数

机载导航白天星敏感器的探测性能及总体设计被引量：14: 2011年; 理论分析和试验研究了机载导航白天星敏感器的探测性能,建立了白天观星的信噪比和调制度在噪声影响下的数学模型,对比了焦距一定,不同入瞳直径和入瞳直径一定,不同焦距情况下的计算结果。归纳了光学系统的性能要求及系统参数对探测效果的影响,得出光学系统相对孔径为1/15较为合适的结论。在此基础上提出了用于3等星全天时观测的白天星敏原理样机的光机及电子学处理总体方案。利用相对孔径为1/15的望远物镜进行地面实验,获得了对北极星从日出到正午的持续观测结果。对比不同时刻星点图像的亮度和对比度变化显示,随着太阳高度角增大,星点图像的对比度由上午5:00的1.55下降到正午12:00的1.2左右,据此换算出样机方案的探测性能指标。计算结果表明,采用口径为Φ70mm,相对孔径为1/15的光学系统可满足对3等星的探测最小调制度为0.03的要求。实验表明,本文进行的理论分析正确,方案合理可行,可为小型高精度机载导航星敏感器的研制提供参考。; 钟兴贾继强金光曲宏松刘国嵩; 关键词：星敏感器对比度信噪比调制度

基于STK的空间目标可见光散射特性建模与仿真被引量：7: 2013年; 为给天基光学观测系统的设计和性能研究提供数据支持,建立了基于STK的天基探测空间目标等效星等计算模型.选用双向反射分布函数(BRDF)五参量计算模型,分析了空间目标面元的可见光散射特性;根据目标几何结构尺寸和物性参量等建立目标几何模型,对该模型进行面元划分,推导了空间目标在天基观测系统入瞳处的等效星等计算公式;结合卫星工具包(STK)提供的太阳、目标卫星、观测卫星三者的关系数据,建立了基于STK的易于求解的目标星等计算模型,对此模型进行实例仿真和分析,并与漫反射计算模型进行比较.结果表明,BRDF模型得到的辐照度曲线比漫反射模型更曲折且存在峰值现象,更符合目标表面材料的实际特性,此外,与STK的结合运用,使其可更加方便快捷地获得目标最佳观测时段及相应的等效星等.; 李艳杰金光钟兴; 关键词：双向反射分布函数 SATELLITE

基于CCD阵列错排的图像差分超分辨重建方法被引量：4: 2011年; 借助阵列错位排列技术通过将多条线阵CCD按特定方式错位排列,可以实现在不提高光学成像系统参数要求和减小CCD像元尺寸的前提下提高图像分辨率的目的,提出了一种利用4条线阵CCD的错排将图像两个方向分辨率均提高1.5倍的图像超分辨方法,利用循环方法解决了单次运算量大的问题。通过数字仿真实验验证了该方法的有效性,搭建了仿真成像平台进行实验。对鉴别率板的成像结果表明,图像分辨率近似提高为原始的1.42倍,与提高1.5倍的理想情况相差不大。同时,从图像所包含信息量的角度,利用图像的信息熵进行了评价,说明了重建后图像的信息量相对原始图像确有了提高。; 张元钟兴金光王天聪; 关键词：超分辨率重建

大视场光学系统像面照度均匀性优化被引量：21: 2012年; 为提高大视场光学系统像面照度的均匀性,从理论上分析了光学系统像面照度的影响因素,提出使用中心遮拦产生的轴外斜光束截面积与轴上光束截面积之比对像面照度进行优化的思路。以理想系统建立数学模型,得到了中心圆形遮拦影响下不同视场角光束截面积比值的变化规律,并分析了遮拦对调制传递函数(MTF)的影响。进一步提出采用Zemax与Matlab软件动态数据交换(DDE)进行像面照度自动计算优化的方法。以某焦距56mm,相对孔径=1/5.6,视场角2ω=80°的航测镜头为例进行了优化,通过在光学系统第5表面上增加半径为4.384mm的中心遮拦,像面照度的不均匀性由优化前的22.3%降低至3.5%,均匀性明显改善。在优化实例中讨论了MTF曲线的变化,指出采用中心遮拦后的传函指标仍满足CCD探测器成像使用要求。; 钟兴张元金光; 关键词：光学设计

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国家高技术研究发展计划(2011AA7020103)