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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：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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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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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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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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新型高黏度改性沥青的研发和应用

杨林江

《中国工程科学》 2008年第10卷第12期页码 92-96

摘要：

针对杭州湾大桥桥面铺装对高黏度改性沥青的技术要求，研发了一种新型高黏度改性沥青［1］。通过分析基质沥青、SBS、化学助剂的红外光谱，在研究沥青改性过程中微观结构变化规律的基础上，提出了采用SBS加化学接枝反应剂（增黏剂）TW-1和增容剂TW-2的沥青改性配伍设计，使改性沥青在提高低温延度

关键词：杭州湾大桥高黏度改性沥青配伍机理红外光谱分析路用性能施工性能

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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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基于谐波的多光子扫描结构光照明超分辨显微成像

汪磊, 郑晓敏, 周洁, 王美婷, 陈嘉杰, 曾佑君, 许改霞, 王颖, 邱海霞, 邵永红, 屈军乐, 高志, 顾瑛

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 65-72 doi: 10.1016/j.eng.2021.12.010

摘要：

本文提出了一种利用多光子非线性效应的多光子结构光照明超分辨显微成像（multiphoton-structured illuminationmicroscopy, mP-SIM）技术，可实现比线性SIM 更高的成像分辨率。对细胞内染色F-肌动蛋白和小鼠尾腱胶原纤维成像，进一步验证了mP-SIM 的超分辨成像能力。该方法不但适用于多光子荧光超分辨显微成像，而且适用于非标记的如SHG等超分辨显微成像；重要的是，该方法不需要特定的荧光团或高功率激发光，可直接用于商用mP显微系统来实现超分辨成像。

关键词：超分辨显微成像结构光照明超分辨显微成像多光子结构光照明超分辨显微成像 SIM 二次谐波产生（SHG）-SIM

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用高光谱发光法研究Cu(In_x,Ga_1–x)Se₂ (CIGS)模块中由P1引起的功率损耗的成因 Article

César Omar Ramírez Quiroz, Laura-Isabelle Dion-Bertrand, Christoph J. Brabec, Joachim Müller, Kay Orgassa

《工程（英文）》 2020年第6卷第12期页码 1395-1402 doi: 10.1016/j.eng.2019.12.019

摘要：

在本文中，我们利用了高光谱高分辨率光致发光映射技术，这是一个强大的工具，可用于选择和优化在Cu(In_x

关键词： Cu(Inx Ga1–x)Se2 电池到模块的效率差距由P1引起的功率损耗高光谱光致发光激光烧蚀短程热效应

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用于微光摄像的高灵敏度电子轰击电荷耦器件

周立伟,刘广荣,高稚允,王仲春

《中国工程科学》 1999年第1卷第3期页码 56-62

摘要：

文章综述微光成像的电子轰击电荷耦合器件（EBCCD）的进展。

关键词：微光成像电荷耦合器件电子轰击CCD

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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。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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从中国首台紫外-可见光高光谱卫星仪器反演得到的高空间分辨率臭氧廓线 Article

Fei Zhao, Cheng Liu, Qihou Hu, Congzi Xia, Chengxin Zhang, Wenjing Su

《工程（英文）》 2024年第32卷第1期页码 107-116 doi: 10.1016/j.eng.2023.02.020

摘要：

Understanding the vertical distribution of ozone is crucial when assessing both its horizontal and vertical transport, as well as when analyzing the physical and chemical properties of the atmosphere. One of the most effective ways to obtain high spatial resolution ozone profiles is through satellite observations. The Environmental Trace Gases Monitoring Instrument (EMI) deployed on the Gaofen-5 satellite is the first Chinese ultraviolet-visible hyperspectral spectrometer. However, retrieving ozone profiles using backscattered radiance values measured by the EMI is challenging due to unavailable measurement errors and a low signal-to-noise ratio. The algorithm developed for the Tropospheric Monitoring Instrument did not allow us to retrieve 87% of the EMI pixels. Therefore, we developed an algorithm specific to the characteristics of the EMI. The fitting residuals are smaller than 0.3% in most regions. The retrieved ozone profiles were in good agreement with ozonesonde data, with maximum mean biases of 20% at five latitude bands. By applying EMI averaging kernels to the ozonesonde profiles, the integrated stratospheric column ozone and tropospheric column ozone also showed excellent agreement with ozonesonde data. The lower layers (0–7.5 km) of the EMI ozone profiles reflected the seasonal variation in surface ozone derived from the China National Environmental Monitoring Center (CNEMC). However, the upper layers (9.7–16.7 km) of the ozone profiles show different trends, with the ozone peak occurring at an altitude of 9.7–16.7 km in March. A stratospheric intrusion event in central China from August 11 to 15, 2019, is captured using the EMI ozone profiles, potential vorticity data, and relative humidity data. The increase in the CNEMC ozone concentration showed that downward transport enhanced surface ozone pollution.

关键词： Ozone profiles EMI Soft calibration Floor noise correction Stratospheric ozone intrusion

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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：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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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研究提出，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 LED 的进一步发展。

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