国家重大科学仪器设备开发专项(11YQ120023)
- 作品数：17 被引量：101H指数：6
- 相关作者：巴音贺希格齐向东唐玉国崔继承杨晋更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：国家重大科学仪器设备开发专项国家自然科学基金吉林省重大科技攻关项目更多>>
- 相关领域：机械工程理学电子电信自动化与计算机技术更多>>
- 基于Dyson同心光学系统的消色差Féry棱镜高光谱成像仪的设计被引量：12
- 2012年
- 为实现高光谱成像系统小型化、轻量化和高成像质量的要求,并使全工作波段具有更高的光学效率,提出以Féry棱镜组合作为分光元件的Dyson高光谱成像仪系统,系统中引入消色差棱镜组合以减小光谱的非线性色散,使棱镜系统色散的线性度达到较高。结果表明,可见-近红外(VNIR)光谱通道的光学调制传递函数(MTF)达到0.9以上,光谱分辨率为4.2～6.8nm。短波红外(SWIR)光谱通道的MTF达到0.73～0.87,光谱分辨率为6.4～12.5nm。通过消色差Féry棱镜组合的设计,该光学成像系统两个光谱通道内的相对谱线弯曲均小于0.05%,色畸变小于0.13%。
- 杨晋唐玉国巴音贺希格崔继承齐向东
- 关键词：光谱学高光谱成像仪
- 基于单压电执行器的光栅刻线摆角修正被引量：3
- 2014年
- 考虑机械刻划光栅刻线摆角对平面光栅衍射波前质量的影响,本文根据光栅机械刻划过程的特点,提出了一种单压电执行器调节方法。该方法可通过不断调节微定位工作台位移,实时修正工作台摆角导致的光栅刻线摆角误差。首先,推导出了微定位工作台位移实时修正公式。接着,采用三路干涉仪实现了微定位工作台摆角测量及其主要成分分析。最后,进行了光栅刻线摆角放大和校正实验。结果显示,摆角放大和摆角校正实验已基本达到了预期的效果,对光栅宽度为10.4mm且刻线密度为600line/mm的光栅进行修正后,光栅刻线摆角比校正前降低了64%以上。这些结果表明:采用单压电执行器方法对光栅刻线摆角进行实时修正可有效降低光栅刻线摆角,提高光栅质量;该方法可应用于大面积机械刻划光栅刻线摆角的修正。
- 李晓天齐向东于海利高键翔冯树龙巴音贺希格
- 关键词：平面光栅
- 基于谱图还原的中阶梯光栅光谱仪有效波长提取算法被引量：5
- 2015年
- 中阶梯光栅光谱仪具有高色散、高分辨率、宽波段、全谱瞬态直读等诸多优点,是先进光谱仪器的代表之一。在中阶梯光栅光谱仪民用化、商品化的发展趋势之下,其二维谱图图像处理的地位越来越重要。目前,国内一般先利用质心提取算法计算光斑质心再结合谱图还原算法计算有效波长,但这种方法难以达到较为理想的要求。为了提升运算速度、波长提取精度以及成像误差补偿能力,提出了基于谱图还原的有效波长提取算法。利用谱图还原算法,将探测器拍摄的二维谱图转换为一维图,通过改进的直方图双峰法选取阈值对一维图降噪,实现了二维谱图中全部有效(x,y)点对应波长的一次性提取。先将二维谱图转换为一维图进行图像处理,使算法在提升运算速度的基础上提取精度也得到了改善,还可以对一定范围内的成像误差进行补偿。采用标准汞灯作为待测光源开展了中阶梯光栅光谱仪成像实验,并使用该算法进行数据处理。实验结果表明,不仅能够自动补偿光谱仪0.05μm(两个像元)以内的成像偏差,而且能在精确提取有效波长的基础上大幅提升运算速度,波长误差小于0.02 nm,满足中阶梯光栅光谱仪图像处理的要求。
- 尹禄巴音贺希格崔继承杨晋朱继伟姚雪峰
- 关键词：中阶梯光栅光谱仪阈值去噪
- 光栅刻划刀架系统的运行精度对光栅光谱性能的影响被引量：2
- 2014年
- 采用菲涅耳-基尔霍夫衍射理论建立了存在刻线弯曲和刻线位置误差的光栅衍射谱成像数学模型,分析了上述误差对光栅光谱性能的影响。针对刻划刀架系统运行不稳定问题,设计了一套光学测量结构,并提出了刻划刀架系统的机械改进方案:采用双侧柔性铰链式结构代替原有的鞍型滑块与刻划刀架的固定连接方式。最后,进行了刻划刀架系统运行稳定性测试和光栅刻划实验。刻划刀架运行稳定性测试实验表明:改进后的刻划刀架系统运行稳定性比改进前有显著改善,位移曲线重复性误差PV值由127nm降低到13nm,降低了约89%。光栅刻划实验表明,刻划刀架系统改进后,光栅光谱性能有明显的改善,光栅杂散光得到了有效抑制。得到的实验结果与仿真分析结果较为一致,为提高机械刻划光栅质量提供了理论及技术保障。
- 杨超于海利冯树龙李晓天齐向东姜珊唐玉国
- 机械刻划光栅的刻线弯曲与位置误差对平面光栅性能影响及其修正方法被引量：19
- 2013年
- 机械刻划法是制作平面光栅的重要方法之一。深入分析了机械刻划光栅的等间距刻线弯曲和刻线位置误差对平面光栅分辨本领和杂散光等光谱性能的影响,对改善光栅质量和提高应用水平有重要的意义。根据费马原理,建立了单色平行光入射、含有刻线弯曲和刻线位置误差的平面光栅在焦平面上成像的光线追迹数学模型,研究了上述两种刻线误差对光栅光谱性能的影响。结果表明,刻线弯曲和刻线位置误差分别主要影响光栅弧矢和子午方向光谱性能,刻线弯曲对光栅分辨本领和杂散光影响较小。据此对光栅刻划机刻划系统进行了修正。修正后的刻划系统产生的刻线位置误差的统计平均值降低至原有幅值的一半以下,从而有效抑制了光栅杂散光。
- 李晓天巴音贺希格齐向东于海利唐玉国
- 关键词：光栅平面光栅
- 基于图像复原的高光谱图像前向像移补偿被引量：5
- 2013年
- 为了提高高光谱图像空间维的图像分辨力,针对航空遥感器成像时由前向像移造成的图像模糊提出了像移补偿方法。分析了航空遥感器前向像移造成图像模糊的退化机制,对运动模糊图像进行了预处理;估计了点扩散函数和噪声功率,使用改进的维纳滤波算法对图像进行复原并以绝对平均误差、峰值信噪比作为评价标准进行了实验。在估计出模糊图像点扩散函数和噪声功率的情况下得到的结果显示:与传统的维纳滤波复原算法相比,改进的维纳滤波复原算法的图像绝对平均误差降低了9.31%,峰值信噪比提高了13.98%,表明提出的算法能够有效改善高光谱图像的像质。
- 曹海霞巴音贺希格崔继承张永超
- 关键词：高光谱图像图像复原
- 基于离轴两反利特罗结构的棱镜高光谱成像系统的光学设计被引量：2
- 2016年
- 为满足高光谱成像系统高空间分辨率和高光谱分辨率的要求,并应对实际应用中对仪器小型化、轻量化、高光学效率的新需求,研究一种基于利特罗结构的棱镜色散高光谱成像系统,采用离轴两反的利特罗结构形式减小光学系统的体积,同时为平面棱镜提供准直光路,并以宏编程的优化方式,避免系统中光路干涉。结果表明,通过非球面反射镜和双校正透镜的设计,该光学成像系统的谱线弯曲均小于2.1μm,色畸变小于1.3μm,控制在18%像元内,在400~1 080nm可见—近红外（VNIR）工作波段的光学调制传递函数（MTF）均达到0.9以上,光谱分辨率为1.6~5.0nm,光谱透过率在51.5%以上,系统在整个工作光谱范围都具有较高的透过率和像质。
- 杨晋崔继承巴音贺希格齐向东唐玉国姚雪峰
- 关键词：高光谱成像仪
- 单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标被引量：9
- 2014年
- 为了提高成像光谱仪的光谱定标精度,降低定标过程的复杂度,本文基于单色仪扫描定标法的原理,提出了交互光谱定标的思想,设计了适用于单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标系统.分别对单色仪与成像光谱仪进行了光谱定标实验,并对定标数据进行了处理分析.结果显示：单色仪光谱定标精度优于±0.1 nm;成像光谱仪的光谱区大于400～800 nm,光谱分辨率优于3 nm.该交互光谱定标系统避免了对单色仪和成像光谱仪分别定标需要两个探测器的弊端,定标过程中只需切换定标模式,简化了定标过程,能够同时保证单色仪与成像光谱仪的定标精度,具有复杂度低、通用性强、适用范围广及较高的定标精度等优点,可满足实际使用要求.
- 曹海霞吴娜冯树龙潘明忠张永超崔继承
- 关键词：单色仪成像光谱仪
- 凹面光栅衍射效率测量值的影响因素及补偿方法研究被引量：3
- 2013年
- 通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值,其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。为使效率测量值的测量精度得到进一步提高,有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素,针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题,适当补充原理性方案,并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系,提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿,给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。实验结果表明,对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后,使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内,与线性回归分析方法相比,显著缩小了补偿值与理论值之间的差距,进一步保证了衍射效率的准确测量。将补偿过程嵌入测量程序,该方法能够实时补偿测量结果,满足仪器准确测量的要求。
- 曹海霞巴音贺希格崔继承潘明忠陈少杰
- 关键词：衍射效率
- 大型衍射光栅刻划机拉杆结构的分析与改进被引量：5
- 2015年
- 由于大型衍射光栅刻划机刻划系统的双拉杆结构不能使其满足精度指标要求,本文设计了一套单拉杆结构。讨论了石英导轨分度方向弯曲误差产生的原因及其减小该误差的方法,分析和比较了两种拉杆结构的鞍型滑块的受力情况。基于材料力学弯曲变形理论,建立了石英导轨分度方向弯曲误差模型。在该模型的基础上仿真了双、单拉杆结构下刻划系统的石英导轨在分度方向上的弯曲变形误差。最后,使用双频激光干涉仪对石英导轨上的两个特征测量点进行了测量。测量结果显示：改进后的拉杆结构使得石英导轨在两特征测量点处的位移误差由50.36nm降低到小于10nm,满足大型衍射光栅刻划机刻划系统在分度方向上5~10nm的精度指标要求。
- 糜小涛于宏柱于海利姚雪峰宋楠冯树龙齐向东
- 关键词：光栅刻划机
