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2017年 第12期

综述与评论
NEA GaN和GaAs光电阴极的比较
常本康
2017, 39(12): 1073-1077.
摘要:
针对GaN基光电阴极激活过程中Cs-O交替存在的光电流的增幅问题,本文主要比较了GaN和GaAs材料性质、表面结构以及激活过程中光电阴极的光电流.发现GaN的熔点高于GaAs,在制备GaN基光电阴极时则需要更高的热清洗温度;如果用双偶极子模型描述GaN(1000)和GaAs(100)表面的光电发射机理,GaN(1000)表面Cs原子与O原子形成第二偶极矩O-Cs,几乎"平躺"在表面,对光电发射贡献不大;GaAs(100)表面Cs原子与O原子形成第二偶极矩O-Cs几乎"垂直"于表面,降低了表面功函数,对光电发射贡献很大;Cs-O激活过程中,对于GaAs光电阴极,Cs、O交替过程形成的光电流与单纯Cs激活时的光电流相比,有几倍甚至上百倍的增长;GaN只提高了20%左右.通过第一性原理计算,与现在的GaN基(1000)面相比,GaN基的(1120)和(1010)面是极具潜力的光电发射面;预计闪锌矿GaN基(100)面会取得更好的结果.
系统与设计
红外成像导引头动态性能测试系统设计
胡小江, 陈战辉, 白云
2017, 39(12): 1078-1082.
摘要:
针对红外成像导引头在复杂干扰背景条件下难以获取动态性能指标的问题,分析了红外成像导引头动态性能参数体系,基于红外图像注入技术设计开发了动态指标测试系统.该系统能够模拟典型的红外目标和干扰信号,并对导引头输出信号进行采集、处理和分析,最后给出动态性能测试结果.通过对某型号红外成像导引头的测试和验证,证明了该系统工作高效、稳定,为红外成像导引头的动态性能测试提供了有效的方法和手段.
一种用于红外光电系统的新型压电陶瓷扫描镜的反馈控制
赵灿兵, 周春芬, 胡志斌, 刘鹏, 王杰, 陈大乾
2017, 39(12): 1083-1086.
摘要:
由于高精度位移传感器体积大、价格高,系统传递函数复杂难以辨识等因素,目前对于压电驱动的FSM大多通过前馈补偿的方法进行开环控制.为了实现对一种新型三支撑三维FSM的反馈控制,本文基于电阻应变片构建了反馈信号进行采集的系统,先用电阻应变片采集压电陶瓷得输出位移,然后通过标定系统将其转化为反射镜的偏转角度.并在此基础上,对系统的开环传递函数进行了辨识,得到了一个七阶的传递函数.实验证明,反馈信号采集系统能够兼顾体积和精度,所获得的传递函数能够较好地拟合该系统的动态特性,为后续控制算法的设计实现奠定了很好的基础.
微光技术
一种利用反射率理论模型指导K2CsSb光电阴极的制备方法
孙建宁, 司曙光, 王兴超, 金睦淳, 李冬, 任玲, 侯巍, 赵敏, 顾莹, 乔芳建, 张昊达, 曹宜起
2017, 39(12): 1087-1091.
摘要:
针对中微子和宇宙射线探测用的大尺寸K2CsSb光电阴极,本文首先利用光学导纳矩阵法,推导了适用于多层膜的K2CsSb光电阴极理论模型.通过该模型对K2CsSb光电阴极生长提出了增透层蒸镀、底K蒸镀、K/Sb同蒸、进Cs蒸镀4个阶段的制备方法,在对各个阶段的反射率变化进行的理论仿真后,发现K2CsSb厚度远低于K3Sb厚度,整个阴极结构应该为K2CsSb/K3Sb/增透层/玻璃的4层结构;仿真计算结果表明,利用该制备方法获得的K2CsSb光电阴极厚度约为40 nm.实验中,由于K与Sb同时蒸镀时采用了不同的蒸镀比例会导致截然不同的反射率曲线走势,从而影响到K2CsSb的量子效率差异.
图像处理与仿真
基于引导滤波的高动态红外图像增强处理算法
葛朋, 杨波, 毛文彪, 陈绍林, 张巧燕, 韩庆林
2017, 39(12): 1092-1097.
摘要:
主要论述了一种基于引导滤波器图像分层的高动态范围红外图像增强算法,通过引导滤波器将原始红外图像分解成基本层和细节层,再对它们分别采用相应的 γ 变换进行压缩,最后按照一定比例将两部分重新合成,从而在保留图像细节的同时有效地使红外场景得到高动态灰度显示.引导滤波器不依赖于滤波半径与图像灰度值范围,执行效率更高,计算速度更快;另外,引导滤波器是局部线性模型,边缘保持特性更好,能克服其他滤波器在图像灰度变化比较剧烈的边缘易出现梯度翻转,造成图像出现"伪边缘"的缺陷.实验结果表明,通过本算法增强后的红外图像,不论是人眼的主观评价还是客观评价,都具有较强的细节增强能力和较佳的视觉表现,且具有实时处理的前景.
多约束的运动模糊图像盲复原方法
卢晶, 胡钢, 秦新强
2017, 39(12): 1098-1106.
摘要:
运动模糊图像的盲复原一直以来都是一个极具挑战的问题.为了能够准确地估计出运动模糊核(Motion Blur Kernel:MBK),进而得到高质量的复原图像,提出了一种基于正则化技术的多约束运动模糊图像盲复原方法.首先,为了能够准确地提取出图像中的大尺度边缘,提出了一种基于梯度选择的稀疏图像平滑方法;然后,在MBK的估计阶段,根据运动模糊核的内在特性,提出了一种多约束的正则化模型,同时结合提取的大尺度图像边缘,实现了对MBK的准确估计;最后,采用了半二次性的变量分裂策略对在模糊核估计阶段所提出的多约束正则化模型进行最优化求解,能够在准确估计MBK的同时得到高质量的复原图像.分别在人造的模糊图像和真实的模糊图像上进行了大量的实验,实验结果表明:提出的方法较近几年的一些代表性的较为成功的运动模糊图像盲复原方法相比,在主观的视觉效果和客观评价指标两方面都具有明显的改进.
采用分段行-列核2DPCA的高光谱图像降维
向英杰, 杨桄, 张俭峰, 王琪
2017, 39(12): 1107-1113.
摘要:
二维主成分方法计算时间少,降维效果好,被成功应用到高光谱图像降维中.基于二维主成分方法,为挖掘高光谱图像的非线性信息,实现了分段行-列核2DPCA方法的降维,并对比分析了行-列2DPCA方法、分段行-列2DPCA方法和行-列核2DPCA方法的降维效果.利用相关性将高光谱图像划分为5个子空间,通过转换数据结构来实现行和列的核2DPCA变换,最后将行和列结果进行融合得到降维结果.降维结果表明,在较高信息保持率情况下,分段行-列核2DPCA方法具有最高的图像清晰度和边缘强度.不同地物像元像素折线图表明,分段行-列核2DPCA方法能更好地区分不同地物,可以很好地应用于地物分类和目标识别.
一种基于CNN与梯度分水岭算法的卫星图像区域分割识别方法
张日升, 朱桂斌, 张燕琴, 陈威静
2017, 39(12): 1114-1119.
摘要:
卫星图像的准确分割与识别在军事、环境、民生方面都有着重要的研究意义与价值.传统的区域分割算法如分水岭算法、k-means算法等在错综复杂的卫星图像中表现不佳,且不能同时给出区域的类别.为解决上述问题,本文提出一种结合CNN与分水岭算法的图像区域分割方法.该方法首先使用人工标记的区域图像训练CNN(卷积神经网络)分类器,且使其具有旋转不变性及平移不变性,从而能适应不同状态下的图像分类.然后用分水岭算法对图像进行区域粗粒度的聚类,针对分割出的每一个候选区域,使用CNN分类器对其迭代打分,最后得到分割区域并给出识别结果.实验结果表明,该方法较传统方法有更好效果.
红外图像中水炮射流轨迹的提取
王冬月, 姚敏, 赵敏
2017, 39(12): 1120-1126.
摘要:
夜间低照度背景下,为了实现水炮对海面可疑目标的精确驱离,需要对水炮发射的射流轨迹进行提取.通过红外热像仪返回的红外图像中,射流轨迹、空气、海水、驱离目标等灰度信息互相干扰,因此在提取射流轨迹曲线前需要对图像进行基于频域分析的预处理滤波.对灰度图像逐行扫描并标记高频中心点,连接标记的相邻点成独立曲线,可以得到较为平滑的射流轨迹曲线与干扰曲线集合.对得到的曲线集合进行基于位置、方位角、轨迹长度、凹凸性、灰度等特征的筛选,确定满足射流轨迹特征的曲线并分析轨迹落点.实验结果表明,使用该图像处理方法提取射流轨迹的实时性和准确性都较为理想.
基于NSCT红外与可见光图像融合算法优化研究
肖中杰
2017, 39(12): 1127-1130.
摘要:
为了在一定程度上为后续图像处理提供更为有效的信息,针对红外与可见光图像融合,提出了一种改进的算法.NSCT用于分解红外图像和可见光图像,采用像素特征能量加权融合规则和邻域方差特征信息融合规则得到其低频和高频系数,最后通过逆NSCT进行图像重构得到融合图像.优化后的算法在融合图像清晰度上比Contourlet算法提高了2.22%,在图像信息丰富程度上提高近3.1%.实验结果表明,该算法可以有效地提高图像融合质量.
红外图像中基于多特征提取的跌倒检测算法研究
杨任兵, 程文播, 钱庆, 章强, 钱俊, 潘宇骏
2017, 39(12): 1131-1138.
摘要:
研究表明跌倒是我国老年人伤害的主要原因,而且超过一半的跌倒发生在家中.如果我们能及时发现老人跌倒并进行有效处理,就会降低跌倒对老人的伤害.因此为了检测老年人室内跌倒行为,本文从低分辨率的红外图像中,提取出4种对跌倒敏感的特征,同时使用K近邻算法进行分类来判断是否发生跌倒.另外,本文还设计了一套基于该算法的老年人跌倒检测系统,它具有保护隐私、准确度高、安装方便的优点.最后通过实验测试表明该跌倒检测算法的准确率高达91.25%.
基于密度相似因子的电力红外图像分割方法
余彬, 万燕珍, 陈思超, 翁利国
2017, 39(12): 1139-1143.
摘要:
针对电力设备红外图像包含大量的噪声,且设备边缘较为模糊,传统图像分割方法无法有效提取红外图像中电力设备等问题,提出一种基于密度相似因子的电力设备红外图像分割方法.首先,对获取的电力设备红外图像分别进行R、G、B三通道光照不均匀性校正,其次,转换至Lab彩色空间并构造待分割的特征空间信息点集,然后采用最小距离原则分配信息点到最邻近的聚类中心,再通过平均连接代价和k-距离邻域的平均连接代价,计算出信息点的密度相似因子,最终实现电力设备红外图像滤除噪声分割.通过与K均值和模糊c均值对实际绝缘子红外图像的分割实验定量对比,实验结果表明,本文所提方法具有噪声滤除能力,改善了分割效果.
红外应用
激光扫描红外热波成像在膜厚测量中的应用
江海军, 陈力
2017, 39(12): 1144-1148.
摘要:
随着涂层及薄膜材料的广泛应用,工业界对膜厚的测量与质量控制提出了更高的要求,膜层厚度测试变得尤为重要.针对目前检测方法的不足,介绍了一种激光扫描红外热波测量膜厚的方法.采用"温度波线行波法"分析,使长时间激光扫描样品表面温度场函数简化.基于此,得出激光扫描样品表面的温度时间曲线可以转化为相对应的温度空间曲线与扫描速度的乘积,从而可以把样品表面的温度时间曲线转化为样品表面的温度空间曲线.通过温度空间曲线与理论公式曲线进行拟合,即可测量出膜层的厚度,最后通过自主研发的激光扫描红外热波成像设备对50~350μm膜层厚度进行了测量,重复性好且测量精度在5%以内.