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紧凑型计算光谱信息采集系统综述 Review Articles

宋洪亚1,张文屹1,李海峰1,刘旭1,2,3,郝翔1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第8期页码 1119-1266 doi: 10.1631/FITEE.1900266

摘要：随着计算机科学的发展，越来越多硬件功能可通过软件编程实现，使得光学仪器更加紧凑、廉价，光学设计和加工也更加方便、快速。近年来，软件算法被引入光谱检测，发展出一些计算型的光谱仪、光谱成像设备等光谱信息采集系统。通过与传统非计算方法比较，本文突出了计算光谱采集的优势。重点关注紧凑性特征，回顾最具代表性的计算光谱信息采集系统，并作讨论和展望。

关键词：光谱成像；计算成像；光谱仪

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计算成像领域新理论和新方法 Review

Xue-mei HU, Jia-min WU, Jin-li SUO, Qiong-hai DAI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1207-1221 doi: 10.1631/FITEE.1700211

摘要：计算成像学从光传播和信息传递角度为光的整个成像过程建模，将计算能力引入传统光学成像，旨在突破视觉信息记录的局限。计算成像领域的进展，促进了不同基础学科和应用学科的发展。我们概述了计算成像领域的基本原则和方法、发展过程及其在科学发展中起到的重要作用，从视觉信号的不同维度——包括空间、时间、角度、光谱、相位——分别综述了计算成像领域最新和最先进的研究进展，并讨论了该领域有发展前景的研究方向

关键词：计算成像；多维多尺度；超分辨；飞秒成像；3D重建；超光谱成像

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指纹光谱特征揭示叶斑病时空动态发展以实现显症前诊断 Article

朱逢乐, 苏珍珠, Alireza Sanaeifar, Anand Babu Perumal, Mostafa Gouda, 周瑞清, 李晓丽, 何勇

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 171-184 doi: 10.1016/j.eng.2022.10.006

摘要：高光谱成像（HSI）在跟踪病害初始侵染部位的动态进程以进行显症前诊断方面具有巨大潜力。然而，目前尚无相关文献提取出早期感染阶段活体叶片病变组织的指纹光谱特征（FSS），也没有探究HSI的检测机制。FSS是指能够表征特定植物病害的独特、有代表性的光谱特征。还研究了叶斑病早期发展阶段叶片的光谱和生化响应。本文所提取的全波段FSS能够捕捉病变发展过程中褪绿组织和坏死组织的独特特征，从而原位可视化植物-病原菌像素级的早期互作动态进程。为了揭示HSI 显症前诊断的机制，还建立了叶片的平均光谱响应与其生化指标（叶绿素、类胡萝卜素、丙二醛、抗坏血酸和还原型谷胱甘肽）之间的定量关系，回归模型在预测集的决定系数（R

关键词：高光谱成像指纹光谱特征叶斑病叶片病斑进展显症前诊断生化指标

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热带测雨卫星搭载的仪器及其探测结果

傅云飞,刘奇,王雨,孙亮,李锐,马明,刘国胜

《中国工程科学》 2012年第14卷第10期页码 43-50

摘要：

针对降水遥感和探测，简要介绍了卫星红外遥感方法和被动微波遥感方法，着重讨论了热带测雨卫星及其搭载仪器。随后介绍了热带测雨卫星多仪器探测结果的应用，并以夏季热对流降水为例，分析了其降水结构、云顶高度和雨顶高度及其与地表降水之间的关系，同时也阐述了如何利用热带测雨卫星和测雨雷达长时间资料，来分析亚洲地区降水的气候分布。最后对卫星主动微波探测降水的发展做了简要展望。

关键词：热带测雨卫星测雨雷达微波成像仪光谱降水

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光学成像中的相位问题 Review

Guo-hai SITU, Hai-chao WANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1277-1287 doi: 10.1631/FITEE.1700298

摘要：然而，对可见光波段电磁波而言，直接测量相位非常困难，必须使用计算方法从捕获的光强度中计算相位。本文回顾了近期我们在迭代相位恢复技术及其在光学成像中的应用等方面的研究工作。

关键词：相位恢复；相位成像；计算成像；Gerchberg-Saxton算法；光学加密；计算机全息图

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FY-3卫星微波成像仪延寿技术分析和研究

刘高峰,陈卫英,翁艺航,于爽,王华

《中国工程科学》 2013年第15卷第7期页码 101-105

摘要：

针对风云三号（FY-3）卫星在轨寿命从3年延长到5年的特点，分析了寿命延长存在的风险，并对微波成像仪可靠性关键项目的扫描驱动系统和接收机系统的可靠度作了预估通过具体的分析与产品的改进，能够为微波成像仪在轨正常运行提供稳定有效的保障。最后，为了证明产品延寿技术的可靠性，提出了进行加速寿命试验的设想。

关键词：微波成像仪扫描驱动接收机寿命可靠性

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高速单像素成像技术原理及应用 Review

Qiang GUO, Yu-xi WANG, Hong-wei CHEN, Ming-hua CHEN, Si-gang YANG, Shi-zhong XIE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1261-1267 doi: 10.1631/FITEE.1601719

摘要：单像素成像技术具有利用一个单像素探测器获取高分辨图像的能力，近十年来得到广泛关注。该技术已应用于多个领域，如核磁共振成像、航天遥感、太赫兹成像和高光谱成像。然而，单像素相机的成像速度受到数字微镜阵列和图像压缩程度限制，导致其时间分辨率较低（毫秒量级）。因此，观察显微成像中的高速动态现象对于单像素相机而言是巨大挑战。最近，基于光子时间拉伸的高速单像素成像技术被提出，其远超普通相机的成像速度也得到验证。

关键词：压缩采样；单像素成像；光子时间拉伸；成像式流式细胞仪

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高分辨率光谱视频采集 Review

Lin-sen CHEN, Tao YUE, Xun CAO, Zhan MA, David J. BRADY

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1250-1260 doi: 10.1631/FITEE.1700098

摘要：与传统视频采集技术相比，高分辨率光谱视频采集技术能够为精细农业、环境监测、遥感、军事刑侦等诸多重要领域提供高维度、高精度场景特征信息。传统光谱仪主要采用的扫描系统无法满足动态场景下的采集需求，从而限制了光谱成像技术的应用范围。近来，得益于计算摄像理论和半导体技术的快速发展，光谱视频采集技术成为可能。本文首先详细介绍了传统光谱仪的基本理论与工作原理。其次，针对光谱视频采集的核心问题，从成像理论、系统结构、关键器件等方面回顾了近年出现的瞬拍式光谱采集技术。从进一步提升光谱视频采集精度的角度出发，通过主观质量评价与客观指标比较，分析和总结了各光谱成像系统的性能优势与弊端，同时讨论了计算摄像理论、半导体制备工艺对光谱视频采集技术发展的关键作用。

关键词：多光谱/高光谱视频采集；单次曝光；采样与重建

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用于计算机视觉任务的光场成像技术综述 Review Article

贾晨1,2,石凡1,2,赵萌1,2,陈胜勇1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1077-1097 doi: 10.1631/FITEE.2100180

摘要：光场成像因其解决计算机视觉问题的能力而备受关注。本文首先简要回顾了近年来计算机视觉的研究进展。对于影响计算机视觉发展的大多数因素来说，视觉信息获取的丰富性和准确性起着决定性作用。光场成像技术利用照相机或微透镜阵列记录光线位置和方向信息，获取完整三维场景信息，为计算机视觉研究做出巨大贡献。光场成像提高了深度估计以及图像分割、融合和三维重建的精度。光场成像还被创新地应用于虹膜和人脸识别、材料和虚假行人识别、极平面图像采集和形状恢复以及光场显微镜。我们进一步总结了光场成像技术在计算机视觉研究中存在的问题和发展趋势，如光场数据集的建立和评估、在高动态范围条件下的应用、光场增强和虚拟现实。光场成像在各种研究中取得巨大成功。在过去25年，超过180篇文献报道了光场成像在解决计算机视觉问题上的能力。我们梳理了这些文献，使研究人员更容易搜索有关解决方案的详细方法。

关键词：光场成像；相机阵列；微透镜阵列；极平面图像；计算机视觉

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地基超光谱立体遥感网络——一种探究中国PM_2.5和O₃协同控制的新策略 Article

刘诚, 邢成志, 胡启后, 李启华, 刘浩然, 洪茜茜, 谈伟, 季祥光, 林华, 陆川, 林继楠, 刘瀚洋, 魏少聪, 陈健, 杨昆鹏, 王顺天, 柳婷, 陈羽佳

《工程（英文）》 2022年第19卷第12期页码 71-83 doi: 10.1016/j.eng.2021.02.019

摘要： 2015 年以来，中国科学技术大学（USTC）基于多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）在全国范围内主导建立了地基超光谱遥感网络。该地基超光谱立体遥感网络为支持PM_2.5、O₃及其前体物的管控和溯源提供了一种非常具有前景的策略。

关键词：多轴差分吸收光谱仪立体监测区域传输臭氧生成控制策略

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光场成像技术：模型、标定、重建及应用 Review

Hao ZHU, Qing WANG, Jingyi YU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1236-1249 doi: 10.1631/FITEE.1601727

摘要：光场成像是计算摄像学领域一项新兴技术。基于对成像模型和光路的创新设计，光场相机不仅记录了三维物体的空间强度，而且捕获了物理世界中的角度信息。这为解决三维重建、显著区域检测、目标识别等计算机视觉问题提供了新途径。本文首先回顾了光场相机的三个关键问题，包括成像模型、标定理论以及重建方法。然后，系统介绍了光场成像技术在信息学、物理学、医学和生物学等领域的应用现状。最后，讨论了光场成像目前存在的问题，并展望了光场成像技术的应用前景。

关键词：光场成像；全光函数；成像模型；标定；重建

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通过DOM的光谱特性对长江源头典型高原深水湖泊进行评价

田林锋,胡继伟,李存雄,黄先飞,谢伟芳

《中国工程科学》 2010年第12卷第6期页码 80-84

摘要：目前，紫外―可见光谱和分子荧光光谱在天然溶解有机质是表征天然溶解有机质的重要有效的手段，也是研究天然溶解有机质的主要手段。红枫湖为贵阳市5 个主要饮用水源地之一，对贵阳市社会发展具有重要作用。采用紫外―可见光谱和分子荧光光谱相结合的研究方法，对采自红枫湖中10个点的水样中天然溶解有机质的光谱特性研究。研究结果表明，红枫湖水体光谱特征主要表现为紫外―可见吸光值参数 E3/E4的变化范围是1.70~8.77。除后五火电厂外，水下10 m比水下5 m的 E3/E4 值要高。后五火电厂，北湖湖心和张官三点水样的光谱特征与其他地方不同。同时还表明溶解有机质的腐殖化程度与水深具有一定的相关性。

关键词：天然溶解有机质紫外―可见光谱分子荧光光谱相关性

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全光谱 LED 照明用荧光粉发展现状及趋势

陈晓霞,张霞 ,刘荣辉,刘元红,周裔朋,庄卫东

《中国工程科学》 2020年第22卷第2期页码 71-78 doi: 10.15302/J-SSCAE-2020.02.011

摘要：

随着人们对照明品质要求的提高，全光谱发光二极管（LED）照明成为发展热点。本文对全光谱 LED 用关键材料——荧光粉进行了详细分析，对比了每种体系的发光性能并给出了各类型的代表材料，重点阐述了紫光–近紫外光激发的多种颜色荧光粉的优劣势、研究进展以及实际应用情况目前可供全光谱使用的紫光–近紫外光激发的荧光粉存在蓝粉和青粉普遍发射光谱窄、光效偏低和热稳定性较差，黄粉及远红光荧光粉对紫光或近紫外光的吸收较低导致发光效率不佳，单一基质白光荧光粉的红光发射不足等问题可重点突破适合紫光–近紫光激发高光效和高热稳定性的宽谱蓝粉、青粉、黄绿粉、黄粉、长波红粉以及单一基质白光荧光粉的制备和应用技术，开发与现有应用产品体系相匹配的高效及连续化制备技术，由此促进全光谱

关键词：全光谱LED 高品质照明紫光芯片荧光粉

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用于毫米波焦面阵成像系统的扩展半球介质透镜

孙忠良,窦文斌

《中国工程科学》 2000年第2卷第3期页码 42-47

摘要：

毫米波成像是近年来毫米波领域的一个研究热点，而焦面阵成像因其具有实时成像的优点更加受到重视。文中分析可用于焦面阵成像的扩展半球介质透镜。这种焦面阵成像结构将集成天线阵贴附在透镜背面接收透镜聚焦的功率，消除了集成天线工作在毫米波频段时存在的表面波对天线性能的影响，具有尺寸紧凑、损耗小的特点。采用Stmtton-Chu公式和射线追迹分析了电磁波人射到扩展半球透镜上时在其背面的场分布，即透镜的焦区场分布，以获得透镜用于焦面阵成像时的性能。

关键词：毫米波天线成像扩展半球介质透镜

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复杂结构中异常区域对波速成像影响的量化研究 Article

董陇军, 童小洁, 马举

《工程（英文）》 2021年第7卷第7期页码 1011-1022 doi: 10.1016/j.eng.2020.06.021

摘要：随着实时监测技术的出现，波速场精确成像使异常区域精准探测成为可能。但成像结果易受到多种因素的影响，尤其在小尺度上应用时。为此，我们采用被动声发射监测和主动超声波探测相结合的增强型三维成像技术，对包括初始速度模型、传感器排布、路径覆盖范围、事件的空间分布和定位误差等因素进行研究，共开展相关测试37组，获得了不同因素对成像精度的量化影响测试结果表明该成像技术可有效应对复杂结构中的异常区域的精准探测，且在初始迭代参数优化后，异常区域的探测精度显著提高。

关键词：异常区域探测成像作用波速路径