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基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术

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光子学报 2022年第9期51卷 169-178页

作者：杜晓瑞许黄蓉李文龙贺正权孔德鹏中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710072 中国科学院大学北京100049 中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院光谱成像技术重点实验室西安710072

为解决传统光纤传像系统中分辨率受传像光纤像素数量制约而导致系统整体分辨率提升困难的问题,提出一种基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术,利用传像光纤阵列及图像拼接技术突破像素数难以提升的瓶颈。通过高分辨、小截面的传... 详细信息

为解决传统光纤传像系统中分辨率受传像光纤像素数量制约而导致系统整体分辨率提升困难的问题,提出一种基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术,利用传像光纤阵列及图像拼接技术突破像素数难以提升的瓶颈。通过高分辨、小截面的传像光纤组合阵列提升像素,结合微透镜阵列重叠成像的效果,实现光纤阵列成像的完整性,有望使光纤传像系统像素数达到百万数量级。通过建立光纤传像系统性能指标与光学参数之间的关系,仿真设计一款室内监控远心镜头作为传像系统的主镜头,并设计微透镜阵列作为主镜头与传像光纤阵列之间的中继镜头。仿真结果表明,主镜头与微透镜阵列均满足传像光纤性能需求。实验测试结果表明,系统含有40万有效像素,分辨率为40 lp/mm,图像输出完整,该成像系统设计具有良好的可行性,对光纤传像系统的分辨率提升具有重要的实际参考意义。

关键词：高分辨成像多孔径成像传像光纤阵列微透镜阵列监控镜头

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纳米粉体高分辨成像的荷电效应与应对策略

中国粉体技术 2022年第4期28卷 70-78页

作者：孙千高尚黄梦诗马清关康彭诚华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院广东深圳518055 哈尔滨工业大学(深圳)实验与创新实践教育中心广东深圳518055

为应对纳米粉体在扫描电镜成像中出现的荷电效应,分析荷电效应的形成机理;推导样品与入射电子束响应之间的关系式,揭示样品表面累积的有效电荷密度与电流、每帧扫描时间、放大倍率和电子总产额的关系;在荷电场达到近似于稳态后,建立表... 详细信息

为应对纳米粉体在扫描电镜成像中出现的荷电效应,分析荷电效应的形成机理;推导样品与入射电子束响应之间的关系式,揭示样品表面累积的有效电荷密度与电流、每帧扫描时间、放大倍率和电子总产额的关系;在荷电场达到近似于稳态后,建立表面累积电势与束流、放大倍数、电阻率以及电子总产额的关系表达式;分析缓解或消除荷电效应的各种措施的利弊,揭示当代场发射扫描电镜的低电压和高分辨的成像能力,探索场发射扫描电镜的较佳成像策略。结果表明:根据关系表达式可以指导电镜参数设置或者探测器的选择,以克服荷电现象;对纳米粉体表面镀导电膜虽然可以消除荷电效应,但会影响观察纳米粉体的真实形貌;现代场发射扫描电镜能够实现低电压、高分辨成像,可以克服镀膜对粉体形貌造成的影响。

关键词：纳米粉体扫描电镜高分辨成像荷电效应低电压

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随机辐射雷达下视高分辨成像方法研究

随机辐射雷达下视高分辨成像方法研究

作者：覃千洋电子科技大学

学位级别：硕士

随机辐射雷达下视高分辨成像技术在无人机悬停着陆、雷达下视对地测绘等应用中存在迫切的需求。然而该技术,在随机辐射雷达成像机理、随机辐射场设计和高分辨重建等方面仍存在诸多问题亟待突破。本文围绕随机辐射雷达下视高分辨成像方... 详细信息

随机辐射雷达下视高分辨成像技术在无人机悬停着陆、雷达下视对地测绘等应用中存在迫切的需求。然而该技术,在随机辐射雷达成像机理、随机辐射场设计和高分辨重建等方面仍存在诸多问题亟待突破。本文围绕随机辐射雷达下视高分辨成像方法开展研究,针对随机辐射雷达成像机理、随机辐射场设计和高分辨成像方法等关键问题,重点开展了步进频积累视场伪影抑制、低冗余随机辐射场构建和SVWT目标高分辨重建等方法研究。主要研究内容如下:1.根据随机辐射雷达系统结构,建立随机辐射雷达的回波信号模型,为后续下视高分辨成像方法的研究奠定基础。2.研究了随机辐射雷达下视高分辨成像机理,分析了随机辐射雷达成像视场与系统参数间的约束,提出了一种自适应步进频积累的伪影抑制方法,实现了视场下的无伪影成像。3.导出了雷达下视随机辐射场与系统参数间的定量表示关系,分析了发射信号幅度、相位、跳频模式对随机辐射场性能的影响,研究了一种低冗余随机辐射场构建方法。从系统信息获取角度,保障了随机辐射雷达下视高分辨成像。4.分析了系统噪声对目标反演性能的影响,将随机辐射雷达目标高分辨重建问题转化为约束优化问题,研究了一种变权重奇异值截断的目标高分辨重建方法。从数据处理角度,实现了低信噪比时的随机辐射雷达下视高分辨成像。以上所述模型及方法,已通过仿真试验的验证,能够提高低信噪比环境下、大场景下雷达下视成像的性能,实现随机辐射雷达下视高分辨成像。

关键词：随机辐射雷达雷达下视高分辨成像伪影抑制低信噪比

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超冷里德堡原子气体非破坏性高分辨成像

超冷里德堡原子气体非破坏性高分辨成像

作者：霍晓光华东师范大学

学位级别：硕士

原子成像技术是实验上研究原子性质最基础和最直观的方法。近年来,里德堡原子因其独特的性质在量子信息和精密测量领域的研究中受到广泛的关注。由于里德堡原子间存在很强的相互作用,原子的激发布居数在空间上存在一定的结构和关联性,... 详细信息

原子成像技术是实验上研究原子性质最基础和最直观的方法。近年来,里德堡原子因其独特的性质在量子信息和精密测量领域的研究中受到广泛的关注。由于里德堡原子间存在很强的相互作用,原子的激发布居数在空间上存在一定的结构和关联性,所以想要进一步研究里德堡原子的集体性质,就必须对其空间分布进行高分辨的成像研究。一些传统的成像方法如荧光成像和电离成像等大多是破坏性的,即在每次探测的过程中,原子的里德堡态会被破坏,再次测量时需要重新制备里德堡原子,这给实验带来了很大的麻烦。在此背景下,我们提出了一种里德堡非破坏高分辨成像的新方案,称之为相互作用增强型透射成像（IETI）。该方案主要运用了非共振电磁诱导透明效应的机制,将待测的目标原子镶嵌在周围密集排布的辅助原子中。当辅助-目标之间的强相互作用恰好等于辅助原子里德堡能级的失谐量时,此处辅助原子对探测光的吸收率降为零,在空间呈现一个高亮的透射圆环,能够对中心的目标原子进行非破坏成像。我们详细讨论了单和多个目标原子情况下的成像结果,与前人工作做了比较,强调了我们的方案无论在成像的空间分辨率和时间分辨率上都极具优势。为了更好地体现理论方案的实验可行性,我们考虑了目标原子热运动和辅助原子之间相互作用对成像结果的影响,同时对探测信号的信噪比也进行了合理的估值,验证了IETI方案在实验上的可操作性。IETI方案为里德堡原子实时成像提供了新的思路,它有望被用于里德堡原子非破坏超分辨实时成像的实验研究,也为原子微成像技术的发展提供了可靠的理论指导。

关键词：非破坏性成像高分辨成像非共振电磁诱导透明里德堡原子

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高分辨血管成像与定量方法研究进展

激光与光电子学进展 2023年

作者：刘翊婕王春承孟佳钱书豪周凌熙陈灵美刘智毅浙江大学光电科学与工程学院

本文主要综述了高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述了适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括三个步骤：图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，本文对每... 详细信息

本文主要综述了高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述了适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括三个步骤：图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，本文对每个步骤中所涉及的算法流程、准确性评估以及后续算法的优化方向进行了详尽的阐述。此外，本文探讨了多种血管和血流参数所反映的生物学信息在临床上的参考意义，并结合具体的疾病场景，介绍了多参数分析模型在区分不同疾病发展阶段方面的能力。本文的阐述不仅体现了高分辨血管成像技术及定量表征方法的潜在价值，也展示了它们在推进生物医学基础研究和临床诊断等方面的光明前景。

关键词：医学和生物成像高分辨成像血管造影层析成像图像处理定量表征参数分析

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多基合成孔径雷达协同高分辨成像方法研究

多基合成孔径雷达协同高分辨成像方法研究

作者：朱俊宇电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候的二维高分辨成像能力,被广泛地应用于民用、军用领域。多基SAR成像技术通过多个空间分布孔径的相参合成,可以在较短的观测时间内获得高分辨率的雷达图像,对时敏目标的高... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候的二维高分辨成像能力,被广泛地应用于民用、军用领域。多基SAR成像技术通过多个空间分布孔径的相参合成,可以在较短的观测时间内获得高分辨率的雷达图像,对时敏目标的高分辨观测具有重要应用价值。本文围绕多基SAR协同高分辨成像开展研究,定量分析了多基SAR的连续孔径与非连续孔径对成像性能的影响,重点研究了多基SAR的回波模型与高分辨成像方法等关键问题,主要内容如下:1、建立了多基SAR协同高分辨成像的回波模型,推导了多基SAR的目标距离历史,分析了多基SAR系统的回波信号特征,研究了多基SAR回波的预处理方法,为多基SAR协同高分辨成像的性能分析与方法研究奠定理论基础。2、研究了多基SAR波数谱和目标点扩散函数之间的映射关系,分析了孔径分布规律对多基SAR相参成像质量的影响,得出了孔径的不连续性会导致多基SAR图像结果散焦。3、提出了一种基于数据外推的多基SAR高分辨成像方法,通过矩阵束方法实现了非连续波数谱的间隙数据补偿,保障了波数谱的连续性,用于解决相同孔径间断方向的多基SAR高分辨成像问题。该方法提高了波数谱带宽,在完成多基SAR图像聚焦的同时增强了空间分辨率。4、提出了一种基于非均匀采样重建的多基SAR高分辨成像方法,通过拉东变换和广义迭代自适应方法实现了沿不同角度方向目标剖面的聚焦重构,用于解决差异孔径间断方向的多基SAR高分辨成像问题。以上模型与方法均通过仿真实验进行了验证,能够实现不同构型下的多基SAR协同高分辨成像。

关键词：多基SAR 高分辨成像波数谱融合矩阵束方法广义迭代自适应方法

多发多收SAR波形设计与高分辨成像技术综述

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系统工程与电子技术 2016年第3期38卷 525-531页

作者：赵官华付耀文聂镭庄钊文国防科学技术大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

多发多收合成孔径雷达(multi-input multi-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)作为一种新雷达体制,通过多天线的收发可以获得比实际收发天线数目多的等效观测通道,相比传统SAR体制的约束,MIMO-SAR在实现高分辨率宽测绘带遥感、... 详细信息

多发多收合成孔径雷达(multi-input multi-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)作为一种新雷达体制,通过多天线的收发可以获得比实际收发天线数目多的等效观测通道,相比传统SAR体制的约束,MIMO-SAR在实现高分辨率宽测绘带遥感、慢速运动目标检测、三维成像等方面具有很大优势。该文对近年来MIMO-SAR波形设计与高分辨成像技术的国内外研究现状进行了综述,重点总结了正交波形设计、方位向无模糊成像和提高距离向分辨率3个关键技术,最后指出了MIMO-SAR波形设计与成像技术在未来发展中需重点解决和关注的若干问题。

关键词：多发多收系统合成孔径雷达正交波形设计高分辨成像

基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法

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系统工程与电子技术 2021年第3期43卷 647-655页

作者：蒲涛童宁宁冯为可房亮高晓阳空军工程大学防空反导学院陕西西安710051 中国航空工业集团有限公司济南特种结构研究所山东济南250031 中国人民解放军93046部队山东青岛266111

针对现有多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达稀疏恢复成像算法中存在的运算量大、对扩展目标成像质量低的问题,提出一种基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法,通过引入目标块稀疏特征,提高对空间扩... 详细信息

针对现有多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达稀疏恢复成像算法中存在的运算量大、对扩展目标成像质量低的问题,提出一种基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法,通过引入目标块稀疏特征,提高对空间扩展目标的成像质量。首先,通过构造距离向和方位向感知矩阵,建立目标散射系数估计的块稀疏矩阵恢复模型。然后,采用分块二维序列一阶负指数(sequential order one negative exponential,SOONE)函数对目标块稀疏特征进行提取。最后,利用梯度投影算法对块稀疏矩阵范数优化问题进行求解,在欠采样条件下得到目标高质量图像。相比于传统成像算法,所提算法可以在实现对扩展目标高分辨成像的同时,降低数据采样量,且具有较高的准确性、鲁棒性和较低的运算量。仿真实验验证了所提成像算法的有效性。

关键词：多输入多输出雷达高分辨成像稀疏矩阵恢复块稀疏

基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法

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北京理工大学学报 2018年第5期38卷 511-518,550页

作者：马俊涛高梅国郭宝锋胡文华夏明飞北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国人民解放军军械工程学院河北石家庄050003

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高... 详细信息

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高分辨距离像的稀疏特性,给出了一种适用于越距离单元徙动的方位维稀疏字典构建方法.仿真结果表明,构建的稀疏匹配字典正确反映了目标的姿态变化特性,解决了越距离单元徙动问题,结合距离维相干抑制显著提高了空间目标二维ISAR像的分辨能力.

关键词：逆合成孔径雷达压缩感知空间目标高分辨成像