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最新刊期

2008 年第 12 期

现代应用光学

基于图形处理器的实数FFT在图像处理上的应用
李仕
2008, 16(12): 2414-2420.

摘要：对常用的实数FFT算法进行改进，在此基础上提出基于图形处理器(GPU)平台的实数FFT算法。常用的实数FFT算法降低传统复数FFT的运算量约40%，文中实数FFT算法的运算量能减少到复数FFT的50%。通过对存储数据的特殊配置，改进后的实数FFT算法能由一维拓展到二维。并通过调用CUFFT库的一维复数FFT函数，实现实数FFT算法的并行运算。实验中通过维纳滤波算法的应用，对实数FFT的精确度及效率进行检验。图像的处理效果表明文中实数FFT算法是正确、可行的。文中实数FFT算法可以帮助维纳滤波算法在19.26ms内恢复一帧2048x2048灰度模糊图像，该速度是在GPU上使用复数FFT的维纳滤波的2.34倍，是在CPU上使用实数FFT的维纳滤波的37.46倍。实验表明文中算法具有一定的实用价值。
关键词：实数傅立叶变换;图像恢复;图形处理器;实时运算

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发布时间：2020-08-13
非均匀性校正在红外杂散辐射抑制中的应用
李仕
2008, 16(12): 2421-2428.

摘要：提出运用非均匀性校正的方法抑制红外系统中残余的杂散辐射，通过分析红外探测器非均匀性产生的因素，给出两点温度标定对杂散辐射抑制的理论依据，并将该方法运用到某型三档中波红外变焦系统的杂散辐射分析与抑制中，成功解决了系统中残余的杂散辐射引起的图像异常，得到满意的红外图像。通过实验结果证明：在常规杂散辐射抑制的改进潜力挖掘完毕后，该方法能有效改善红外系统中残余杂散辐射引起的图像异常，其缺陷是降低了目标和背景的对比度。
关键词：杂散辐射;冷反射;100％冷阑效率;非均匀性校正

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发布时间：2020-08-13
气象测云红外成像系统的设计与分析
李仕
2008, 16(12): 2429-2434.

摘要：以云层为目标，进行了目标与背景的红外波段分析，分析了气象测云红外成像系统的工作波段，确定了红外成像系统的主要技术参数；进行了基于非制冷红外焦平面列阵（UIRFPA）探测器件的气象测云红外成像系统的光学设计、结构设计与电路设计；针对该系统进行红外图像自适应非均匀校正设计和温度调焦机构设计。
关键词：气象测云;非制冷红外焦平面列阵(UIRFPA);非均匀性校正;红外成像系统

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发布时间：2020-08-13
机载光电成像设备的可测试性系统设计
李仕
2008, 16(12): 2435-2440.

摘要：随着技术的发展，机载光电成像系统越来越复杂，系统的测试性对设备的效能及费用的影响也就越来越显著，但目前产品普遍存在可测试性设计考虑不足、自动化程度不高、故障诊断不到位等问题。为了提高机载光电成像系统的可测试性能力，本文对设备进行了全面的可测试性系统设计，特别是采用了将模糊理论与专家系统相结合的方法，解决了存在的缺点，可使故障诊断率达97%以上。因此，在可测试性设计中采用将模糊理论与专家系统相结合的方法是行之有效的。
关键词：机载设备;可测试性;故障诊断

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发布时间：2020-08-13
机载光电稳定平台框架结构工程分析
李仕
2008, 16(12): 2441-2446.

摘要：我们在设计机载光电设备时要考虑在使用环境中，零件会不会断裂，会如何变形，变形多少，是否可以使用较少材料而又不影响其使用性能等问题，对于这些工程分析问题借助机械设计软件中内嵌的工程分析功能能较好地解决。本文对机载光电稳定平台结构设计特性进行了阐述，说明机械谐振频率对设备性能的重要性，通过加支撑筋和减重孔是提高机械谐振频率的有效手段，再者在结构布局上尽量紧凑,使质量大的零件靠近回转轴线以减小转动惯量,这均有利于机械谐振频率的提高。以xxx光电稳定平台框架基座为例,描述了分析过程,通过较直观的图示结果,使我们能较全面看到在一定外力作用下,零件中应力、应变、变形、安全系数等的分布情况,据此找出薄弱环节和冗余部分,有的放矢地进行改进设计,以实例结果验证了分析的可指导性和重要性。
关键词：工程分析;图示结果;薄弱环节和冗余部分;可指导性和重要性

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发布时间：2020-08-13
基于亚像元CCD几何超分辨方法研究
徐正平,翟林培,葛文奇,赵秀影,刘研研
2008, 16(12): 2447-2453.

摘要：为了在现有CCD像元尺寸的基础上提高CCD像元分辨力，对CCD几何超分辨问题进行了研究。从研究现状入手，给出了现有算法及其存在的不足，建立了亚像元超分辨成像数学模型，提出了基于亚像元的CCD几何超分辨方法：两片线阵CCD集成在同一器件中，在线阵方向上错开半个像元，同时读出时间减半，最终交织重组图像数据，以合成高分辨率图像。利用MATLAB7.0.1软件对双线性插值方法及亚像元成像方法进行了仿真，并定性定量地比较两种方法的效果。结果显示：亚像元方法合成图像分辨率约为低分辨率图像的2倍，且PSNR比双线性插值图像高0.2dB。该方法可以实时合成高分辨率图像，显著地减轻欠采样引起的图像模糊。
关键词：CCD（电荷耦合器件）;亚像元;几何超分辨

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发布时间：2020-08-13
一种新型航空光学遥感器减振结构
董斌,田海英,丁亚林,许永森
2008, 16(12): 2454-2459.

摘要：航空遥感器工作环境中存在宽频带、大幅值的随机振动，这种动力学环境严重地影响了航空光学遥感器的成像质量。因此设计一套良好的减振系统对于提高该遥感器的成像质量具有重要的意义。本文提出了一种新型的吊装式减振器结构，通过将遥感器以悬吊的方式安装，在达到良好的减振效果的情况下，解决了以往减振器压装方式对安装空间较大的问题。经过分析与试验证明，这种减振结构满足光学遥感器对减振系统的使用要求。
关键词：遥感器;减振;吊装

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发布时间：2020-08-13
一种航空相机自准直自动检焦方法研究
史磊,金光,田海英
2008, 16(12): 2460-2464.

摘要：由于航空照相的特点，在高空中温度，气压等环境参数的变化会引起相机光学系统的离焦，实时精确的自动检调焦技术是现代航空摄影相机必不可少的组成部分之一。本文介绍一种利用自准直原理实现自动检焦的方法，分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系，研究了光栅的方向与在焦平面上的摆放位置以及检焦光源的选择。实际应用中满足了在各型号相机的使用要求，取得了良好的效果。
关键词：航空相机自准直自动检焦

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发布时间：2020-08-13
TDI-CCD全景航空相机前向像移补偿的DSP实现
王德江,匡海鹏,蔡希昌,刘志明,张雪菲
2008, 16(12): 2465-2472.

摘要：航空相机拍照的过程中沿着飞行的方向，景物与感光介质之间存在着相对运动，此种运动称为前向像移。为了提高航空相机的照相分辨率，必须对该像移进行补偿，从而以使景物与感光介质在拍照的过程中相对静止。本文首先分析了TDI CCD(Time Delay and Integration Charge-Coupled Devices)全景航空相机前向像移的产生原因，像移补偿精度与伺服系统指标之间的关系，以及补偿机构－反射镜的工作方式，然后提出了一种基于定点DSP(Digital Signal Processing)芯片的像移补偿控制系统，将前向像移的补偿算法用DSP芯片实时实现。本文深入讨论了DSP伺服控制系统中的补偿精度、算法选择、相位计算、时间约束等关键问题，最后给出了一种适合于工程实际的硬件结构与软件流程。
关键词：航空相机;前向像移补偿;DSP实现

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发布时间：2020-08-13
全景式航空相机的扫描角研究
周刚,翟林培,王德江,匡海鹏,陈志超
2008, 16(12): 2473-2478.

摘要：扫描角是全景式航空相机工作的一个重要参数, 扫描角的大小与扫描起始角和目标倾斜角密切相关。本文分析了三者之间的关系，并且提出当前计算扫描角的方法很难用于工程之中。本文提出了一种根据目标倾斜角计算扫描起始角和扫描角的方法。本方法的主要特点是在满足重叠率的前提下，合理确定扫描起始角和扫描角，并且努力使得目标处于条带覆盖区域的中间，而且覆盖区域尽可能的宽。算法非常简单，容易在工程中实现。
关键词：扫描角;全景式航空相机;重叠率

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发布时间：2020-08-13
表面改性非球面碳化硅反射镜的加工
薛栋林
2008, 16(12): 2479-2484.

摘要：为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜，对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行研究。首先，简要介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后，通过采用氧化铈、氧化铝以及二氧化硅等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光试验。试验结果表明氧化铈抛光液的抛光效率较高，使用二氧化硅抛光液抛光后的样片表面质量最好。最后，在上述实验的基础上，采用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜进行加工，最终的检测结果表明离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）优于λ/50（λ=0.6328μm），表面粗糙度优于1nm（Rq值），满足设计技术指标的要求。
关键词：离轴非球面;碳化硅反射镜;计算机控制光学表面成型;表面改性

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长焦距大视场光学系统光机结构优化设计
薛栋林,李志来,张学军
2008, 16(12): 2485-2490.

摘要：针对长焦距大视场轻型离轴三反空间相机，详细讨论了光机结构的优化设计问题。设计完成了适合于轻型高分辨空间相机的桁架结构，具有固有频率高、重量轻等优点。针对支撑结构的设计方案，采用有限元法结合光学设计分析软件进行了分析和计算。结果表明重力变形、谐振频率、热变形等方面均能满足使用要求。
关键词：长焦距大视场光学遥感器;离轴三反光学系统;支撑结构;桁架

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大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验技术
薛栋林
2008, 16(12): 2491-2496.

摘要：为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验，研究了无像差点法以及补偿检验法方案，经过方案比较优选，确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器，设计精度为PV：0.0082，RMS：0.0029（=0.6328nm），采用会聚光束、使用大口径数字干涉仪进行凸非球面正面检测，采用该方法进行检验凸非球面反射镜最终检测结果为0.022（RMS）本文所述补偿器的设计方法和要求具有普遍性，设计结果也可用于同类型大口径凸非球面检验用补偿器的设计。采用该方法提高了凸非球面检测精度，并且在凸非球面镜的材料选择、结构设计、支撑方式等方面提供了更多的优化空间，为新型光学材料在凸非球面反射镜的应用铺平了道路。
关键词：凸非球面;碳化硅;零位检验;补偿器设计

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发布时间：2020-08-13
空间RB-SiC反射镜的表面离子辅助镀硅改性技术
徐领娣,郑立功,范镝,张学军,王加朋
2008, 16(12): 2497-2502.

摘要：针对空间用RB-SiC材料由Si\SiC两相结构引起的光学表面缺陷问题，提出了表面离子辅助沉积（IAD）硅膜的改性新方案以优化RB-SiC光学表面反射率。对厚度为10µm的IAD-Si改性层的主要性能研究显示：IAD-Si膜层为非结晶结构，能够提供较好的抛光表面，在77K-673K的热冲击下膜层稳定性良好。以Si膜的抛光机理为依据对IAD-Si改性层进行了大量抛光工艺实验和表面质量测试，给出了关键的抛光工艺参数和实验结果。通过表面IAD-Si改性及本文提出的改性层超精加工技术能够在反射镜表面得到面形精度的RMS值低于1/20λ(λ=632.8nm)且表面粗糙度的RMS值低于0.5nm的超光滑表面；与改性前相比，反射镜改性层抛光表面在360-1100 nm 波段的反射率提高了4.5%以上。
关键词：反应烧结碳化硅;表面改性;离子辅助沉积硅;表面反射率

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发布时间：2020-08-13
机载稳像光电平台动态检测设备研究
何煦,陈琦,韩冰
2008, 16(12): 2503-2509.

摘要：本文以我所研制的某型机载平台的实际检测需求为出发点，从理论上论证了进行电视跟踪误差、红外跟踪误差、电视跟踪器捕获性能、红外跟踪器对飞行目标自动捕获性能等指标进行动态检测的实现方法和基本原理。分析了以模拟地物目标进行动态精度检测的可行性。本文结合现有的工程实际与工艺水平重点研究了地物目标模仿真器（—动态精度检测的核心测试设备）的工程化原理与设计思路，并进行了三维建摸实践，分析了仪器的综合设计精度，对其中的关键组件—摩擦传动器的设计过程进行了介绍。本文不仅为机载光电稳像平台的动态检测提供了一种新的检测与标定方法，并完成了其核心检测设备的研制方案论证，还为类似的地基光电探测平台的检测提供了一种参考方法，为类似检测设备的研制提供了新的思路。
关键词：机载稳像平台;动态检测方法;地物目标动态模拟装置;摩擦传动

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发布时间：2020-08-13
五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析-
刘志祥,马冬梅,卞江,马磊
2008, 16(12): 2517-2523.

摘要：五角棱镜扫描系统可以实现高精度测量光学表面面形，为了全面分析五角棱镜扫描系统中的调整误差及制造角差对指向误差和测角仪测量误差的影响。根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论，运用MATLAB编写通用的五角棱镜扫描系统的光线矢量追迹函数及相关分析程序。同时通过二维二次多项式拟合推导出，在一定角度范围内，用于计算指向误差和测角仪测量值的二阶近似公式。分析结果表明：在扫描测量过程中，测角仪的俯仰角和五角棱镜的制造角差对沿扫描方向指向误差和测角仪垂直方向测量值的影响是常量，五角棱镜扫描过程中的偏摆角和滚动角与其成二次函数关系；五角棱镜的偏摆角和滚动角、测角仪的偏摆角与垂直扫描方向指向误差和测角仪水平方向测量值均成线性关系。当导轨误差滚动10"、偏摆10"，系统的各项调整误差为±3"时，沿扫描方向最大测角误差为0.0010666"。
关键词：光学测量;五角棱镜扫描系统;误差分析;光线矢量追迹;MATLAB

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发布时间：2020-08-13
用于测量大型离轴反射式光学系统的波像差的便携式干涉仪的研制
马军,居波,何煦,韩冰
2008, 16(12): 2524-2530.

摘要：为便于检测离轴三反形式的光学系统，自行研制的便携式的干涉仪用于检测光学系统的波像差。该设备利用平面镜作为标准镜，通过平面波与球面波的转换与被测光学系统进行干涉，屏弃了一个标准球面镜对应一个被测光学系统，减少了标准镜的数量的同时，降低了成本。检测速度快捷，结果准确。该设备总重量不超过5公斤，体积小、便携、价格低廉，具有很大的发展前景。
关键词：干涉、波像差、离轴、测量

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发布时间：2020-08-13
光电测量设备光学系统像面照度均匀性检测方法
王力,沈湘衡
2008, 16(12): 2531-2536.

摘要：提出了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的检测方法，该方法首先对被检设备的CCD标定，然后用给出的均匀性检测系统对整机光学系统检测。该检测系统利用积分球产生均匀背景光信号，将光测设备置于积分球通光口处，利用计算机采集CCD图像。根据CCD的标定结果，用两点多段校正算法对采集到的图像进行校正，通过对校正后的图像进行分析，得到像面照度的不均匀度。并且将图像分为多个区域，计算各个区域的灰度与像面中心区域灰度的比值，得出图像的灰度分布，实现了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的室内检测。
关键词：像面照度不均匀度;光学镜头;CCD校正;积分球

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发布时间：2020-08-13
SiC和SiC/Al在TMA空间遥感器中的应用
陈长征
2008, 16(12): 2537-2543.

摘要：简述了空间遥感器的空间应用环境和TMA轻型遥感器的特点，介绍了遥感器设计中材料选择的重要性及影响，在TMA轻型遥感器研制中选用了具有高导热性和高比刚度的SiC和SiC/Al复合材料新材料，计算及试验证明这些材料的应用提高了遥感器的机械性能和热性能，提高了TMA轻型空间遥感器的空间适应能力。
关键词：空间遥感器;比刚度;热稳定性;SiC;SiC/Al

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发布时间：2020-08-13
全自动太阳跟踪器研制和应用
吕文华,贺晓雷
2008, 16(12): 2544-2550.

摘要：本文着重描述了全自动太阳跟踪器的原理、结构、主要功能和应用。全自动太阳跟踪器具有两种可自行切换的跟踪方式：传感器跟踪方式和太阳运行轨迹跟踪方式。这两种方式自行切换，互相配合，实现了高精度的全天候太阳的自动跟踪。全自动太阳跟踪器的研制成功，使在没有改进传感器的情况下，可提高直接辐射、总辐射的测量准确度，解决了直接辐射表信号线绕线的难题，并实现了直接辐射的全自动测量。由于全自动和准确跟踪太阳，可进行日照时数的自动测量，故填补了我国在日照时数自动测量方面的空白。另外，还可进行散射辐射的自动测量和一些其它应用。
关键词：全自动;太阳跟踪器;研制;应用

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发布时间：2020-08-13

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