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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。
正式出版
收录年代

    基于自适应边界感知的遥感影像变化检测方法

    刘勇郭海涛卢俊刘相云...
    357-368页
    查看更多>>摘要：针对遥感影像变化检测受光照和季节等外部环境干扰，检测结果存在边界不连续、漏检和误检等问题，提出一种基于自适应边界感知的遥感影像变化检测方法。该方法采用CNN与Transformer混合结构，在编码阶段利用res2net提取多尺度特征，并引入差异增强模块，对获得的多尺度特征重新校准，减少冗余特征干扰。在解码阶段，将边界提取器获得语义边缘特征与差异增强的多尺度特征，共同输入到Transformer编码-解码器，结合边缘信息引导上下文信息聚合。最后，采用多尺度融合输出策略来融合不同尺度特征图，生成预测的变化图，完成变化检测任务。在CLCD和RSCD两个土地覆盖变化检测数据集上的实验结果表明，所提方法可以精确识别变化区域，变化区域的边界也更加完整。

    遥感深度学习卷积神经网络Transformer边缘引导自适应感知

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    多通道红外中长波芯片与双透镜集成组件封装技术

    朱海勇季鹏曾智江徐勤飞...
    369-377页
    查看更多>>摘要：多光谱红外探测技术能丰富遥感载荷的图像信息，提高图像的反演精度，而多透镜和多波段探测器集成封装设计能缩小光学载荷体积，同时节约制冷资源。针对多波段探测器和低温光学透镜集成封装的特点，本文设计并研制了一种双透镜和多波段探测器集成的气密性封装组件结构。以航天某项目用多波段中长波红外组件为研究对象，对多波段中长波红外组件探测器的不同焦平面光学配准、低温滤光片支撑结构、透镜高精度光学配准和低温形变控制、防串扰和背景辐射杂散光抑制等进行了研究。通过3个红外焦平面拼接并与3波段滤光片和双透镜高精度光学配准、深低温下低形变的滤光片支架结构设计、透镜低温形变控制和组件低背景的杂散光抑制等关键技术，使组件的3波段不同焦平面探测器拼接精度优于±5 μm，焦平面探测器与滤光片和透镜的光学配准精度偏差分别优于±8 μm和±15 µm，滤光片支架和透镜在低温下的形变得到改善，多波段间光谱串扰优于6％，串音低于5％，组件研制性能满足系统的光学成像质量和电学性能设计要求。研制后的组件通过1500 h老练试验以及鉴定级随机和正弦力学振动，已成功搭载载荷运用于某项目的光谱成像仪中。本文研究结果解决了多波段探测器与多透镜集成化封装中的高精度配准、低形变滤光片支撑、透镜光学配准和低温形变控制、防光学串扰和杂散光抑制等一系列问题。

    多波段组件串音光学透镜

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    光学遥感高精度时标设计实现与定位精度分析

    郑君张孝弘褚备张弈秋...
    378-388页
    查看更多>>摘要：为实现高精度时标要求，光学遥感相机基于卫星高精度秒脉冲信号，结合对应的卫星整秒时刻数据，采用高精度本地时钟和计数同源设计以及图像辅助数据嵌入方案，能够计算出每行遥感图像对应的成像时刻。从相机成像时刻标定的设计原理出发，分析得出相机成像时刻标定的设计误差为±3√2 µs，并且提出了相机时标精度的验证方法。依据本系统设计，时标精度测试误差为±2 µs。通过实例验证了光学遥感相机时标设计的高精度实现。根据时间延迟积分推扫成像原理及实例分析，在遥感卫星时间同步系统精度层面，证明了光学遥感相机时标设计能够保证在轨影像几何定位的精度。

    光学遥感几何定位时标精度秒脉冲

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    基于光子筛的全天时激光雷达探测技术仿真

    任雅丽王玉峰郭庆孙泽平...
    389-398页
    查看更多>>摘要：白天强太阳背景光的去噪技术是激光雷达全天时、高精度探测的关键技术，也是目前全天时激光雷达探测的重难点问题。本文以太阳背景光的滤除为目标，利用光子筛的衍射特性和涡旋光的光场特性，提出了基于光子筛的太阳背景光滤除技术，实现了激光雷达的全天时探测。首先，基于光子筛衍射理论，数值仿真了三种典型的入射光束经过光子筛的衍射光场分布，得到了涡旋光束、平行光束和高斯光束在光子筛衍射焦平面上的光场分布差异性，获得了光斑形状不同的聚焦光斑。然后，设计了基于光子筛的太阳背景光滤波技术，利用光子筛和带有中心小孔的平面反射镜，实现太阳背景光和大气回波信号在空间上的绝对分离，得到纯净的大气后向散射回波信号。最后，以大气水汽拉曼探测为例，在晴天和有云天气条件下，对光子筛激光雷达的全天时探测性能进行了仿真分析，理论验证了光子筛激光雷达全天时探测技术的可行性。

    激光雷达光子筛太阳背景光全天时涡旋光

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    空间相机内方位元素热稳定性集成分析与试验

    薛志鹏刘金全张雷丛杉珊...
    399-404页
    查看更多>>摘要：针对空间相机内方位元素热稳定性的评估需求，提出空间相机内方位元素光机热集成分析方法与试验技术。首先，基于反射镜刚体位移所引起的相机内方位元素变化原理，建立刚体位移与内方位元素的数学模型;然后，通过光机热集成仿真分析方法开展空间相机的热弹性分析，提取弹性变形下的刚体位移，并根据所建立的数学模型计算出相机温度变化引起的内方位元素变化量;最后，针对空间相机温度-内方位标定测试需求，搭建试验平台，并对不同相机温度下的内方位进行标定。试验结果表明:相机在不同温度下的内方位元素仿真与试验结果误差在0。1 pixel以内，从而验证所提出的内方位元素集成分析方法与试验技术。相机在3 ℃温差下内方位元素变化小于0。3 pixel，进一步论证相机具有良好的稳定性。

    传感器空间相机内方位元素稳定性集成分析

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    高精度微型星敏感器设计和验证

    王燕清杜伟峰郑循江李新鹏...
    405-415页
    查看更多>>摘要：首先，根据恒星目标特点设计信噪比和通光孔径最优的探测系统，对现有的探测参数进行精调标校，形成一套最优探测关键参数，从而提高星点质心定位精度;其次，对目前姿态计算方法中恒星矢量固定权值的算法进行改进，通过对每颗探测恒星矢量赋予动态权值的计算方法，筛选出精度高的探测星并对其进行姿态计算，从而提高星敏感器姿态测量精度。通过探测参数优化后，X、Y方向的质心定位精度分别提升了 19。35％和48。52％;通过动态权值算法优化后，星敏感器的X、Y、Z轴精度误差从2。01"、2。07"、19。08"分别降低到1。08"、0。99"、10。09"。

    遥感星敏感器精度探测参数质心动态权值

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    基于混合卷积网络的高光谱图像自监督特征学习方法

    冯凡张永生张津刘冰...
    416-427页
    查看更多>>摘要：针对高光谱图像小样本条件下特征学习不充分的问题，提出了一种基于混合卷积网络的自监督特征学习方法。该方法能够充分利用高光谱图像的空谱信息，以对比学习的形式自动提取适合分类任务的特征。首先，用因子分析算法降维高光谱图像，并通过空间增强和光谱增强产生正负样本对。然后，利用混合三维卷积和二维卷积的级联模型提取样本对的多尺度空谱特征，并用二阶池化层提升细粒度表征能力。通过计算对比损失，以自监督的方式充分训练编码器。最后，利用极少量的标记样本微调编码器完成分类。在四个空谱特征差异较大的高光谱数据集Indian Pines、Houston、Longkou和Hanchuan进行了分类实验。每类地物仅用5个样本微调编码器，本文提出方法的精度分别为79。46％、84。32％、92。97％和82。31％，验证了所提方法的有效性。

    高光谱图像分类自监督学习对比学习混合卷积网络二阶池化

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    基于光频梳傅里叶变换红外光谱的3.5 μm附近甲醛分子宽带光谱测量

    李双双胡长进程飞虎赵卫雄...
    428-437页
    查看更多>>摘要：甲醛(HCHO)是对流层中含量最多的一种醛类，也是室内环境的主要污染物，获得高质量的甲醛光谱对大气科学、室内环境监测具有重要意义。基于此，本文搭建了一套频率梳傅里叶变换红外(FC-FTIR)光谱装置，利用Herriott光学多通池在光学基长仅为1。2 m的条件下获得60 m的吸收光程，最终在室温、低压条件下获得甲醛在3。5 μm附近的中红外宽带光谱，谱线的波数精度优于150 MHz。通过多谱线拟合甲醛光谱得到该仪器的探测限为3×10-8cm-1 Hz-1/2，对应于414×10-9的探测灵敏度。根据实测谱图反演了吸收池内甲醛的体积分数，得到其平均体积分数为3。5×10-6，体积分数不确定度为9％～11％。为了体现宽谱测量的优势，还测量了在大量水存在时甲醛的吸收光谱，并确定其分子的体积分数。本装置不仅可以在宽光谱范围内同时获得多个物质的谱图，而且耗时较短，8次测量平均的情况下在35 s的响应时间内即可获得完整的吸收谱图。相较于传统的傅里叶变换红外(FTIR)光谱，中红外FC-FTIR光谱在灵敏度及分辨率相同的条件下，具有采集时间短的显著优势，有望在甲醛等分子的红外光谱测量中发挥重要作用。

    中红外频率梳傅里叶变换红外光谱法甲醛光学多通池宽谱

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    云地闪电首次回击通道温度与电子密度的空间演化

    石花园薛思敏覃金安婷婷...
    438-447页
    查看更多>>摘要：利用无狭缝光谱仪得到的4个云地闪电首次回击的光谱资料，分析了回击光谱的结构特征。结合等离子体理论，通过多谱线法计算了核心通道和外围电晕鞘通道的温度，根据谱线的Stark加宽方法得到电子密度。研究了回击通道温度和电子密度沿通道的演化特性;探讨了核心通道温度与氮离子线相对强度比的关系。结果表明:核心通道的温度和电子密度比电晕鞘通道高，且核心通道的温度和电子密度沿通道呈衰减、略上升和基本不变3种趋势。电晕鞘通道温度随通道高度的升高变化不明显，在20000 K左右起伏，电子密度沿通道呈略下降和基本不变两种趋势，其沿通道的衰减比核心通道的衰减较缓慢。此外，回击光谱中NII 500。5 nm和568。0 nm谱线的相对强度的比值与核心通道温度存在较强的相关性。

    闪电光谱通道温度电子密度Stark加宽

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    基于射频边缘滤波的多普勒测风激光雷达

    吴柯南胡佳栋夏海云魏天问...
    448-452页
    查看更多>>摘要：在相干多普勒测风激光雷达(CDWL)中引入直接探测多普勒测风激光雷达(DDWL)常用的边缘技术进行实时数据处理，此边缘技术基于射频边缘滤波器实现，无需进行激光源频繁校准和精确频率锁定。这种混合CDWL结合了DDWL和CDWL的优点，在实现相干探测的同时避免了复杂的计算。在对比实验中，混合CDWL与传统CDWL的探测结果在2 km以内的较短距离上显示出良好的一致性，但在更长的距离上测量结果有很大的不确定性。后续可以通过提高激光功率、扩大望远镜观测面积或提升其灵敏度来提升所提方法的性能。

    激光雷达大气光学气溶胶探测光电子学

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