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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
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    基于高效聚合特征增强网络的合成孔径雷达船舰检测方法

    单慧琳刘文星王兴涛付相为...
    309-319页
    查看更多>>摘要：合成孔径雷达(SAR)由于散射效应以及波长和天线尺寸的分辨率限制，难以获取小尺寸目标的细节和边界信息，因此，检测准确性不高。为了提高SAR船舰检测的准确率以及降低误检率，提出了一种基于高效聚合特征增强网络的SAR船舰检测方法。首先，在主干网络中采用空间通道注意力机制，构建出高效层卷积块作为主要的特征提取模块，以增强模型的特征获取性能，提高模型对船舰目标的识别能力;其次，特征融合部分采用Inception NeXt模块来提高算法效率;最后，在主干网络以及特征提取部分之间构建出一种全局增强特征金字塔分支结构，进一步融合全局特征，避免传输过程中的低维度特征损失，以提升网络的特征融合能力，使其即使对于复杂背景下的小目标仍然能展现出可靠的检测能力。为了证明所提网络的有效性，在SSDD数据集上作了对比实验，实验结果表明，相较于YOLOv7，所提网络的准确率提升了 2。5个百分点，召回率提升了 9。2个百分点，交并比(IoU)阈值为0。5时的平均精度提升了 6。4个百分点，IoU为0。5:0。95时的平均精度提升了 9。9个百分点。实验结果证明，所提网络在提升SAR船舰检测精度、改善误检漏检等方面有显著优势，可作为高精度的检测方法来有效应对SAR船舰检测中存在的问题。

    深度学习目标检测高效聚合特征增强网络注意力机制合成孔径雷达船舰检测

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    基于连续激光器的侧向拉曼散射激光雷达无盲区探测大气水汽技术研究

    杨帆高飞李晓莉高雄...
    320-328页
    查看更多>>摘要：大气中50％以上的水汽主要存在于海拔2km以内的低层大气内，而传统振动拉曼散射激光雷达探测大气水汽主要采用基于后向散射的同轴和非同轴平行收发系统结构，系统探测盲区和过渡区限制了其在近地表大气水汽探测方面的有效性。因此，提出一种新型的基于双基地收发系统结构的侧向振动拉曼散射激光雷达探测技术，通过俯仰转动云台带动侧向望远镜接收系统，对不同高度层下氮气和水汽分子的侧向振动拉曼散射回波光谱进行扫描探测，从而实现地表到感兴趣高度范围内无盲区的近地表大气水汽精细探测。在实验观测研究中，采用整段等距分辨率和分段等距分辨率两种探测模式，探测结果展示了两种转动方案均可实现从近地表到特定高度的大气水汽探测，特别是分段等距分辨率云台转动方案凭借可变分辨率的探测优势，在近地表区域实现了对大气水汽分布的精细探测。

    激光雷达近地表大气水汽侧向振动拉曼散射无盲区探测俯仰扫描

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    基于姿态误差时空补偿的高分五号02星全谱段影像定位精度提升方法

    王艳丽王密董志鹏范城城...
    329-341页
    查看更多>>摘要：提出一种顾及姿态误差时空变化的全谱段光谱成像仪(VIMS)定位精度提升方法。通过分析高分五号02星(GF-5B卫星)181 d的星敏感器低频误差规律，以分段傅里叶级数模型为基础，利用时序化、多空间补偿策略，统一了非基准与基准定姿模式之间的低频误差特性，补偿低频误差对影像几何定位的影响。研究结果表明，所提方法将VIMS可见光近红外影像无地面控制几何定位精度从4。274 pixel优化至1。867 pixel，且对不同时相、不同区域的光学影像均有良好的精度提升效果。

    遥感姿态低频误差几何定位精度高分五号02星全谱段光谱成像仪

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    FY-3B卫星中分辨率光谱成像仪可见光星上定标系统辐射性能稳定性分析

    支丹丹赵其昌汪自军马晶晶...
    342-351页
    查看更多>>摘要：风云三号B星(FY-3B)中分辨率光谱成像仪(MERSI)可见光星上定标(VOC)系统辐射性能随时间衰减变化，使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法，该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角依赖关系的基础上，分析MERSI相对辐射响应衰减变化的趋势;利用高质量的MODIS数据构建大气层顶双向反射分布函数模型，对MERSI约10年的在轨有效数据进行交叉定标处理，获取MERSI绝对辐射响应衰减变化趋势;将二者归一化后的差值作为VOC系统辐射性能的衰减变化值。结果表明:VOC系统辐射性能在发射初期衰减率较大，后期衰减趋势趋于平稳，且衰减率与波长相关;在发射初期，短波波长(＜500 nm)处的最大年衰减率达到了 49。51％，长波波长(800～1000 nm)处的衰减率相对较小，最大年衰减率均小于26％;在发射后期，除412 nm外(衰减率为1。91％)，其余波长处年衰减率均小于0。64％。自仪器发射以来，基于本方法获得的VOC衰减数据与VOC监视数据之间的百分误差均小于15％。本文提出的VOC系统稳定性分析方法可为实现MERSI星上绝对辐射定标提供重要的参考。

    辐射定标星上定标系统中分辨率光谱成像仪反射太阳通道

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    基于环境二号卫星宽视场图像的BRDF校正

    吴海章黄红莲孙晓兵刘晓...
    352-366页
    查看更多>>摘要：自然地物基本都是非朗伯体，地表反射具有方向性。由于地表方向反射特性的影响，不同观测角度下宽视场相机接收到的地表反射率不同，需要进行双向反射分布函数(BRDF)校正。基于地物分类的同类像元匹配，利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表反射率产品进行BRDF模型核参数反演，实现环境二号卫星宽视场图像的BRDF校正，并使用戈壁和农田两类地物地面实测BRDF数据集，验证不同BRDF核驱动模型的核参数反演结果和BRDF校正结果。结果表明:针对戈壁和农田两种地物类型，与RossThick Maignan-LiSparseR模型相比，RossThick-LiSparseR模型与实测结果的拟合相关性更高;与只进行大气校正的结果相比，经BRDF校正后环境减灾二号01组A、B(HJ-2A/B)卫星宽视场相机的反射率与实测反射率更加接近，有效减弱BRDF效应的影响，为进一步开展定量遥感研究提供数据质量保障。

    遥感双向反射分布函数校正环境二号卫星宽视场图像中分辨率成像光谱仪地表反射率产品核驱动模型

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    面阵CMOS传感器图像噪声仿真与验证

    陈静远刘晓杜丽丽宋波...
    367-375页
    查看更多>>摘要：基于面阵互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器成像物理过程，分析成像过程中各种噪声的来源，构建了一套面阵CMOS传感器图像噪声模型，并进行了噪声仿真及效果验证。首先，分析CMOS传感器信号转换过程中产生的噪声;然后，基于噪声特性构建噪声模型，提出该模型的参数标定方法;最后，利用自行设计的面阵CMOS相机在实验室拍摄的图像和航拍图像进行仿真效果验证及对比分析。测试结果表明，所提模型仿真图像与实验室实拍图像之间的信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)、结构一致性(SSIM)的平均相对偏差分别为3。85％、0。99％、1。33％，且与现有的噪声模型仿真结果相比有较小的相对偏差。不同噪声模型参数下航拍图像噪声仿真效果符合理论和实际情况。上述结果充分验证了所提出的噪声仿真模型的有效性。

    传感器面阵CMOS噪声模型噪声标定仿真分析

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    基于背景图像重构的船舶尾气遥感监测方法

    何微微袁浩宸郭建军张子豪...
    376-385页
    查看更多>>摘要：提出一种基于羽流图像实现背景实时重构进而精确反演SO2柱浓度的监测方法。首先，介绍图像重构法的数学原理及工程实现方法;然后，分别利用四像法和图像重构法处理船舶尾气图像反演数据得到SO2柱浓度图像，验证图像重构方法的科学性;最后，采用光流算法分别处理两种方法获得的浓度图像来计算排放速率，进一步验证图像重构法的优越性。结果表明，图像重构法可以实时校准背景图像，将SO2柱浓度图像反演误差降低了约66％。图像重构法的简便、实用、准确的技术优势，在移动污染源遥感监测方面具有良好的应用前景。

    遥感船舶尾气SO2紫外相机图像重构排放速率四像法光流算法

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    利用隐扩散模型的光学遥感影像去云方法

    胡浩李佳田阿晓荟段烨...
    386-395页
    查看更多>>摘要：云层遮盖会导致影像中的地表信息缺失，严重降低遥感数据的可用性。针对该问题，提出一种利用隐扩散模型的光学遥感影像去云方法。将本文方法在STGAN数据集和SEN12MS-CR Winter数据集进行评估，得到:本文方法在STGAN数据集上的平均信噪比和平均结构相似性指数分别为26。706和0。759，较对比方法的平均信噪比和平均结构相似性指数分别平均提高9。855、0。171;本文方法在SEN12MS-CR Winter数据集上的平均信噪比和平均结构相似性指数分别为28。779和0。798，较对比方法的平均信噪比和平均结构相似性指数分别平均提高7。683、0。124。实验结果表明:本文方法优于对比方法，能较好地实现光学遥感影像去云任务。

    光学遥感影像隐扩散模型噪声估计网络去云

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    FY-3F/HIRAS-Ⅱ的发射前光谱定标

    邵春沅顾明剑漆成莉李路...
    396-403页
    查看更多>>摘要：基于仪器的光学视场特性进行有限视场和离轴效应的光谱模拟，研究针对面阵傅里叶光谱仪光谱校正的方法。首先，开展仪器线型函数(ILS)影响分析，确定不同影响因素(有限光程差、有限视场、离轴效应等)的分析方法;其次，以面阵型圆形探测器为例，结合仪器自身光学特性，构建仪器线型函数模型;然后，利用气体吸收光谱模拟离轴效应产生的光谱定标误差和光谱敏感性;最后，基于FY-3F/HIRAS-Ⅱ发射前光谱定标数据，进行光谱校正和定标精度验证。实验结果表明:有限视场和离轴效应使得光谱存在展宽，并向低波数方向偏移。经过光谱定标和校正，中心最差像元光谱定标精度由-24。69×10-6减小到0。54×10-6，边缘最差像元由-513。38×10-6减小到-0。15×10-6，且3个波段内所有像元均满足小于7×10-6的指标要求。

    光谱学光谱定标仪器线型函数离轴效应红外高光谱大气探测仪

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    共轴式谐振管对QEPAS增益性能影响

    何林峰刘炜壕黄逸飞段李福...
    404-411页
    查看更多>>摘要：为提高探测性能，可通过在石英音叉周围设计声学谐振管以增强光声信号。然而，不同形状、尺寸和结构的谐振管会对音叉谐振信号产生不同程度的增强效果。旨在探究谐振管参数对石英增强光声光谱(QEPAS)探测性能的影响，通过理论建模和COMSOL Multiphysics软件仿真，研究不同参数下共轴对称和非对称结构谐振管对系统的增益性能，并进行多组对照实验。仿真及实验结果均表明，在共轴对称结构谐振管系统中，随着谐振管内径的减小，对应的最佳长度增加，相对于裸音叉系统可获得更显著的增益效果。在相同内径的谐振管条件下，相较于非对称结构，对称结构显示出更优的增益性能。仿真及实验获得的谐振管最优参数:内径为0。5 mm、长度为5。04 mm，将该谐振管作用于QEPAS探测系统，相较于裸音叉系统，该系统增益性能提高了 15倍。采用该系统对体积分数为5×10-3的甲烷标准气体进行长时间测量，结果显示当积分时间为72 s时，系统的探测下限为2。07×10-6。

    光谱学光声光谱技术石英增强光声光谱谐振增强优化设计

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