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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 34 期 11，2026 2026年第34卷第11期

  • 偏振遥感

    顾浩然, 李正强, 许尤福, 张子晗, 李莉, 马龑, 姚前

    DOI：10.37188/OPE.20263411.1639
    摘要：为了实现云顶压强获取与地表高程的重构，提出一种基于卫星偏振成像载荷数据的压强-高程参数反演方法。基于GF-5（02）卫星DPC传感器观测，利用氧气A吸收带对大气路径长度的敏感性，建立压强与观测量之间的非线性映射关系，实现云顶压强反演；并结合大气压强与高度的物理关系，进一步完成地表高程重构实验。针对反演过程中的关键影响因素，系统分析了地表高程误差、气溶胶光学厚度及大气光学质量的影响。实验结果表明，在祁连山地区的多角度稳定性验证中，压强反演平均变异系数约为3.98%，整体波动控制在8%以内，该方法具有较好的稳定性。在阿拉伯半岛西部阿西尔山区域的DEM对比验证中，反演压强与DEM估算压强的相关系数为0.91，RMSE约为28.6 hPa；进一步转换得到的高程重构结果与DEM的相关系数约为0.93，RMSE约为0.23 km，能够有效反映区域地形起伏特征。敏感性分析表明，气溶胶光学厚度在0.4~2.0内对反演误差影响较小（约1%以内），而高度扰动影响显著，在±10%扰动条件下压强相对误差约为1%~8%。综上所述，本文验证了基于卫星偏振成像载荷数据实现云顶压强与地表高程反演的可行性，探索了未来高分辨率、高光谱与高偏振一体化观测条件下的三维重建方案。  
    关键词：多角度偏振传感器;云顶压强;氧A吸收带;差分吸收光谱   
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    更新时间：2026-06-18

    张瑞, 孔泉慧子, 吴芝序, 薛鹏, 王志斌, 景宁, 陶俊曈

    DOI：10.37188/OPE.20263411.1652
    摘要：针对液晶调制和旋转波片法的全斯托克斯偏振成像中未考虑斜入射偏振元件引起的相位延迟误差对偏振测量的影响，进而导致偏振测量精度下降等问题，提出一种成像入射角度修正方法。在传统偏振测量的基础上，分别构建了波片和液晶相位延迟与光束入射角的误差修正模型，明确了波片相位延迟量与入射角度和波长的定量关系，以及液晶相位延迟量与入射角度、驱动电压和波长的定量关系，设计了1∶1二次成像远心中继光学系统，便于普通商业镜头的随意切换。实验结果表明，添加入射角度修正后，偏振度、线偏振度、圆偏振度和椭圆度角的最大相对误差值分别降低约7.72%，8.31%，10.50%和12.93%，为高精度偏振成像及斜入射条件下偏振光学系统优化设计与工程化应用提供了理论基础与技术支撑。  
    关键词：偏振成像;液晶调制;旋转波片法;全斯托克斯;误差修正   
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    更新时间：2026-06-18

    陈斌, 刘海峥, 史泽林, 佟秋男

    DOI：10.37188/OPE.20263411.1665
    摘要：针对红外偏振三维重建中存在的表面法向量歧义及纯数据驱动方法缺乏物理约束的问题，提出一种融合红外偏振物理先验与深度学习的重建方法，旨在提升法向量估计的准确性与稳定性，实现目标表面的高精度三维重建。从偏振图像原始数据中解析出红外强度、线偏振度及偏振角等偏振信息，依据混合偏振辐射模型所建立的天顶角-线偏振度关系，反演得到表面法向量的天顶角，并利用偏振角与表面几何的对应关系推导出两个候选方位角，从而构建出候选法向量。设计了ThermalUNet网络，以偏振信息为输入生成参考法向量。最后，利用该参考法向量对物理模型产生的候选法向量进行约束与校正，以获得一致稳定的法向量场。在公开ThermoPol16长波红外偏振数据集上的实验结果表明，本文方法获得的法向量平均角度误差为8.36°，误差小于11.25°的像素占比达到81.97%，重建精度优于现有方法。在自采集中波红外偏振成像数据集上的进一步验证显示，针对不同温度和材质的目标，法向量平均角度误差为7.3°，表明方法能够稳定且准确恢复目标的表面三维形貌。该方法解决了偏振三维重建中的法向量歧义问题，在不同材质、温度及红外波段条件下均展现出良好的重建精度与稳定性。  
    关键词：红外偏振成像;偏振三维重建;计算成像;表面法向量   
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    更新时间：2026-06-18

    李潇, 孙仲秋, 卢珊

    DOI：10.37188/OPE.20263411.1684
    摘要：基于叶片多角度偏振反射特性，提出一种叶片表面粗糙度反演方法。通过在现有偏振反射模型中引入非偏振分量，改进偏振反射模型，建立叶片反射系数与表面粗糙度之间的定量关系。基于5种不同叶片结构植被的19个样本，结合主平面多角度观测数据，对模型的反射模拟能力与粗糙度反演精度进行了系统评估。结果表明，改进模型能够准确模拟350~2 500 nm内的叶片反射系数，整体拟合精度较高（R²达0.99），且在不同探测天顶角下表现稳定（相对均方根误差低于5%）。在粗糙度反演方面，模型在多数波段均具有较好性能（R²普遍大于0.5），其中450 nm和550 nm精度最高（R²超过0.7），能够有效区分不同叶片表面结构并反映粗糙度变化。敏感性分析表明，粗糙度与入射-观测几何共同控制偏振反射的强度及角度分布。其中，粗糙度主要控制偏振反射系数的幅度衰减及峰值位置偏移。本研究突破了传统基于反射强度的建模方法对叶片表面结构参数刻画能力有限的局限，为植被结构参数反演提供了新的技术路径，并为拓展至冠层尺度奠定了基础。  
    关键词：偏振反射模型;叶片粗糙度;多角度观测;叶片参数反演   
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    更新时间：2026-06-18
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