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2005年 第1期

系统与设计
光学系统双胶合透镜的替代设计法
曹红曲, 金宁, 董明华
2005, 27(1): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.001
摘要:
大多数光学系统都是由若干单透镜和双胶合透镜组成的,单透镜可以看成是双胶合透镜的特殊情况.更换玻璃材料是光学系统设计中最主要、最常用、最有效的设计方法之一.运用PW法来更换光学系统中的玻璃材料使初级像差减小或按要求重新分布像差是可行的.将PW法引入到现代先进的光学设计软件中,使程序能根据设计者的要求自动替换玻璃,从而满足整个光学系统初级像差合理分布的要求.本替代程序就是将诸如国内开发的ODP841、ABR、SOD88等软件所采用的几何像差分析方法与国外ZEMAX,CODEV等具有强大优化功能的软件予以有机的结合.将设计者希望产生某种数量初级像差的双胶合透镜或单透镜替换光学系统中固有初级像差的双胶合透镜或单透镜,使系统像差重新合理分布,从而达到满意的成像质量.
一种匹配滤波方法在导引头捷联稳定平台中的应用研究
张聘义, 祁载康, 崔莹莹, 王志伟, 康日新, 李文
2005, 27(1): 6-11. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.002
摘要:
提出导引头捷联稳定平台总体概念并进行相应数学分析,建立了导引头捷联稳定平台基本数学模型,分析了QRS/FOG(石英晶体速率陀螺和光纤陀螺)两种捷联陀螺速率稳定回路,对导引头捷联稳定平台控制系统进行稳定性分析研究,提出采取匹配滤波方法提高捷联稳定平台解耦精度并对匹配滤波器参数进行优化设计及仿真,为导引头捷联稳定平台的结构设计提供理论支持.
太阳辐射对大气层外弹道式目标表面温度的影响
杨华, 宣益民, 李强
2005, 27(1): 12-15. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.003
摘要:
论述了大气层外弹道式目标表面温度的计算方法,对某弹道式目标大气层外飞行过程中当太阳辐射方向改变时其表面温度的变化情况进行了数值计算,分析了目标飞行姿态与太阳辐射方向之间空间方位关系的变化对目标表面温度的影响.
激光共焦扫描显微镜中基于体绘制技术的三维重构
黄琳, 陶纯堪, 胡茂海
2005, 27(1): 16-18. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.004
摘要:
激光共焦扫描显微镜(LCSM)是一种典型的高新技术光电仪器,利用其采集的序列二维断层图像重构三维图形是LCSM系统的重要组成部分.本文研究了典型的体绘制方法并根据LCSM系统采集到的图像特点提出了适用于LCSM系统三维重构方法.
头盔式双目微光夜视仪研制
詹启海, 常本康, 钱芸生
2005, 27(1): 19-22. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.005
摘要:
介绍了头盔式双目激光助视/微光夜视仪的设计,它是由激光助视系统,特种光学镜头,高性能微光像增强器组成的主被合一的新型激光夜视仪器.与以往的国内的夜视眼镜相比,它以非球面物镜以及助视功能为特色,以双管高性能超二代像增强器为核心,参照了国外的最新的头盔微光夜视仪的光学系统数据,灵敏度高,图像清晰,并适于头戴和手持两用,其探测阈值延伸到10-3lx以下,改变了目前大多数的微光夜视仪器固有的缺陷,使得在任何恶劣的条件下也可以正常工作.
基于波段处理而引起的热像仪辐射测量误差计算
吴军辉, 朱震, 李东强, 姚梅, 朱景成
2005, 27(1): 23-28. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.006
摘要:
如果热像仪采用直流耦合,电路增益和背景电平稳定,则通过定标后可以进行红外辐射测量.热像仪用于辐射测量时一般基于波段内总辐射量进行定标和数据处理,而不考虑光谱特性.由于热像仪响应、大气衰减以及有些目标辐射明显的光谱选择性,基于波段处理会带来测量误差.本文给出热像仪测量方程和由基于波段处理而引起的测量误差计算公式,并进行示例计算,对计算结果进行分析和讨论.
动态变形伪装对红外成像导引头探测距离的影响
周红, 李晓霞, 徐英, 赵大鹏
2005, 27(1): 29-33. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.007
摘要:
利用动态变形伪装器材覆盖坦克等地面目标的表面,使目标在运动时能够随环境的变化与背景的红外特征相似或完全不同.本文在介绍动态变形伪装原理的基础上,以TOW反坦克导弹携带的VTG 120热成像导引头为例进行了计算分析,结果表明,动态变形伪装能够使坦克等目标的生存概率大大提高.此研究内容对其它目标对抗红外成像导引头也有一定的借鉴作用.
材料与器件
微机械非制冷红外热电堆探测器
蔡小五, 马斌, 梁平治
2005, 27(1): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.008
摘要:
近年来,非制冷红外探测器应用和开发一直是令人关注的焦点之一,详细介绍了几种现阶段流行的非制冷热电堆探测器的工艺制作方法以及所用材料,并介绍了近几年来热电堆探测器的发展情况.
用红外透射法确定任意厚度下碲镉汞晶体的组分
杨彦, 刘新进
2005, 27(1): 39-41. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.009
摘要:
选用组分均匀的碲镉汞Hg1-xCdxTe晶片(x=0.170-0.300 mole CdTe),在室温下用红外光谱仪测量晶片在不同厚度的透射光谱,取透射比为5%对应的波数值,对实验数据进行拟合,得到了碲镉汞晶体组分与透射比为5%对应的波数值和晶片厚度之间的经验关系式(简称经验式).结果表明:用本文的经验式得到的组分值不受晶片厚度的影响,准确而可靠.本文拟合的经验式适用于红外透射法测量任意厚度碲镉汞材料的组分计算,同时还可用它研究Hg1-xCdxTe晶片组分的均匀性.
高质量HgCdTe薄膜的液相外延生长
马庆华, 陈建才, 姬荣斌, 杨宇
2005, 27(1): 42-44. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.010
摘要:
用固态HgTe作为Hg补偿源,采用开管、水平滑块推舟的富Te液相外延(LPE)方法在碲锌镉(Cd1-yZnyTe, y=0.04)衬底上外延生长大面积Hg1-xCdxTe(x=0.2)薄膜材料,通过适当的生长条件得到组分均匀、结构完整、表面形貌良好的长波碲镉汞薄膜.测试结果表明本方法生长的HgCdTe薄膜能满足目前研制红外焦平面器件的要求.
图像处理与仿真
一种改进的基于熵的图像检索算法
孙君顶, 周利华
2005, 27(1): 45-48. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.011
摘要:
利用信息熵可以有效的将图像颜色直方图特征降低到一维,但以往的基于信息熵的图像检索算法却没有考虑熵的对称特性,因此极易造成误检现象.基于此,文中提出了相应的改进算法,消除由于熵的对称性对图像检索效果造成的影响.试验结果证明改进的方法在进行图像检索时具有更强的鲁棒性,大大提高了图像检索效率.
红外运动小目标的模拟
葛成良, 黄志伟, 何忠武, 李正东, 刘志强, 吴剑涛, 顾静良, 路大举, 范国滨, 梁正
2005, 27(1): 49-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.012
摘要:
利用激光高亮度、发散角小以及激光器体积小、重量轻等特点,设计了针对红外小目标运动的实验模拟装置.该系统结构简单、易控、花费少,易于扩展和升级.
基于混合遗传算法的SAR图像边缘检测
杨淑媛, 王敏, 焦李成
2005, 27(1): 53-56. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.013
摘要:
在研究SAR图像特性的基础上,提出了一种基于混合遗传算法的边缘检测方法.它将边缘检测归结为一个优化问题,利用遗传算法的全局寻优能力,能够搜索到定位准确,更加连续和精确的边缘,并且局部优化算子又能大大加快算法的收敛,因而算法兼有良好的检测效果和快速的处理速度.仿真结果也证明了其有效性.
强杂波中双波段目标检测新算法
宗思光, 王江安, 马治国
2005, 27(1): 57-61. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.014
摘要:
对海空背景下的电视和3~5(m红外目标提出了一种采用多向梯度表决融合的检测方法:依据背景图像中点目标的奇异特性,得到图像的多向剃度检测结果,并进行表决融合.通过实测的电视和红外图像仿真,结果表明,采用"and"判决规则的多向梯度表决融合的检测算法消除了云层、海浪、海天线等背景干扰,在实现高检测概率的同时,可以达到较低的虚警概率.该算法特别适用于低帧率的红外警戒系统,可检测信杂比为1的点目标.
采用高阶谱分析的红外弱小目标检测
张高煜, 杨万海
2005, 27(1): 62-65. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.015
摘要:
在分析了以前的关于红外图像弱小目标检测的一些算法的特点和不足之后,针对单帧图像首次提出了一种新的检测算法-基于高阶谱分析的弱小目标检测:将图像中的背景灰度数据看作为噪声信号,弱小目标的灰度数据看作是淹没在噪声信号中的谐波信号,对图像行和列象素的灰度数据进行功率谱和高阶累计量分析,抑制噪声,检测谐波,检测的分辨力取决于同时参与谱分析的行或列的个数,算法的优点在于采用同一理论检测,简便易行,有较高的准确度,并且所需的数据仅限于单帧图像.最后给出了一个应用此算法实际的检测例子.
基于二维OTSU和遗传算法的红外图像分割方法
杜晓晨, 刘建平
2005, 27(1): 66-69. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.016
摘要:
为了改善红外图像的分割效果,将二维OTSU算法应用于红外图像分割,通过二维OTSU算法选取阈值将红外图像分为目标和背景,并结合遗传算法,利用遗传算法搜索最优解的能力,加快二维OTSU算法寻找阈值的速度,提高分割效率.实验结果表明,该方法分割效果好,分割速度快,是一种可行的红外图像分割方法.
红外应用
基于随机有限元与神经网络的传热参数的智能辨识
寇蔚, 孙丰瑞, 杨立
2005, 27(1): 70-74. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.017
摘要:
传热学参数之间的关系是非常复杂的,如何建立这种复杂的非线性关系,以便于对传热参数进行合理的辨识和预测,是一个值得深入思考的问题.传统的传热参数辨识方法繁琐复杂,适用条件极为苛刻.而利用神经网络进行参数的辨识,又面临着样本的构造和选取的一个"瓶颈".为此,本文提出将随机有限元法和神经网络相结合,进行传热参数的智能辨识.其中随机有限元法用于构造神经网络所需的样本集,对神经网络进行训练和测试,神经网络则进行参数的推广辨识,收到了比较满意的效果.
近红外光谱分析中建模样品优选方法的研究
王丽杰, 郭建英, 徐可欣
2005, 27(1): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.018
摘要:
结合牛奶成分近红外光谱测量系统的实例,在已定的浓度范围内针对牛奶中脂肪、蛋白质、乳糖三成分采用正交设计法优选参与建模的样品.研究中首次利用正交表的"正交性"原理优选建模样品,并针对牛奶中脂肪浓度的测量采用偏最小二乘(PLS)回归方法交互验证方式建立模型.在此基础上,将正交设计样品集与常规方法选择的样品集的脂肪PLS模型的预测结果进行了对比.实验结果表明:采用正交设计样品集与常规样品集分别建立的PLS模型的预测偏差之差低于0.02g/100g,上述两种方法PLS模型的实际预测浓度与参考浓度之差均集中在0.1g/100g,而后者样品数量约为前者的七倍.进一步的实验结果表明:从常规样品集的样品中随机抽取与正交设计样品集的样品数量相同的样品作为随机样品集并建模,其PLS模型的预测偏差高于常规方法的两倍、相关系数相对较低,并且其实际预测浓度与参考浓度之差集中在0.4g/100g.
微米级可膨胀石墨的制备和表征
宋东明, 霸书红, 张进, 王乃岩
2005, 27(1): 79-82. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.019
摘要:
选择冰醋酸和浓硫酸为插层物质,从反应物配比、反应温度、反应时间、干燥温度等方面探讨了微米级可膨胀石墨的制备工艺,并对产品粒径、表面形貌和红外消光能力进行了表征.实验结果表明,选择合适的反应物,并控制好反应物比例、反应温度和时间以及干燥温度等工艺条件,即可制得符合要求的微米级可膨胀石墨,该石墨在中、远红外区比微粉石墨具有更好的红外消光能力.
红外辐射线干燥谷物机理
金逢锡, 顾广瑞
2005, 27(1): 83-88. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.020
摘要:
自研究红外干燥技术以来,它的应用技术迅速发展起来.由于红外辐射线具有传递热效率高、加温时间短、易被一些物体所吸收等很多的优点,因此在很多的生产领域里,广泛地用来干燥谷物、烟叶、树脂等,以及对汽车、自行车、家具等漆膜的干燥.从红外线的特性出发,分析了构成物质的分子结构被红外线不同区域照射之后其能级状态的变化,以及谷物的红外光谱吸收率与红外各波段区域的关系,最后对红外线干燥谷物机理及其优越性作了一些探讨.
圆柱形设备内部缺陷的红外无损检测
刘慧开, 杨立, 孙丰瑞
2005, 27(1): 89-92. doi: 10.3969/j.issn.1001-8891.2005.01.021
摘要:
用有限元方法计算了圆柱形设备存在空泡缺陷或裂缝时的横截面与外表面温度场,给出了热像的决定因素-表面温差同缺陷尺寸和位置的关系,最后用红外热像仪进行了实验验证.通过理论计算和实验验证,发现当缺陷的导热系数小于设备的导热系数时,表面温差与缺陷的尺寸和位置基本呈指数关系增长.