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2018年 第12期

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微光技术
用于准确预测微光像增强器寿命的光灵敏度测量技术
拜晓锋, 郭晖, 杨书宁, 朱宇峰, 石峰, 侯志鹏, 黄武军, 孟庆运
2018, 40(12): 1121-1124.
摘要 PDF免费下载(24)
摘要:
光阴极光灵敏度的测量误差大小对微光像增强器寿命预测结果影响很大,高精确度的光灵敏度测量可以实现微光像增强器寿命的准确预测.本文通过分析光阴极光灵敏度测量原理、方法和装置特性,利用光灵敏度误差分配方法,在保证满足寿命预测所需光灵敏度测量误差的前提下,确定了一种合成测量误差为3.8％的光灵敏度测量方案,基于该方案预测的微光像增强器寿命与实际寿命试验验证结果的相对偏差不超过2％,为提高微光像增强器的工程研制效率提供了有效的检测手段.
微通道板型光电倍增管分压比与能量分辨率关系研究
苏德坦, 李珅, 孙建宁, 黄国瑞, 司曙光, 李冬, 金真, 任玲, 王兴超, 高峰, 杨玉珍, 钱森, 刘术林, 张昊达, 徐海洋, 金睦淳, 乔芳建, 曹宜起, 谢飞
2018, 40(12): 1125-1129.
摘要 PDF免费下载(21)
摘要:
为了提升微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)能量分辨率,研究不同分压比对能量分辨率的影响,通过分析光电子从入射到倍增的过程,研究影响MCP-PMT能量分辨率的因素.通过调节光电倍增管(PMT)聚焦极电压、两片通道板分压以及通道板间隙电压解决了增益动态范围小、能量分辨率差的问题.实验结果表明,减小聚焦极电压可提高分辨率但收集效率会降低,提高MCP2电压后分辨率略有降低同时动态范围大幅提高,通道板间加反向电压可显著提升能量分辨率.根据实验结果,设计了一种MCP1与MCP2分压比1:1.6、通道板间隙加-35 V反向电压的分压器,将其应用于50只样管,并对样管进行测试,其平均能量分辨率从44减小到33,有效地改善了微通道板型光电倍增管的能量分辨率.
系统与设计
平行式红外双目立体系统基线长度选取
汪同浩, 刘秉琦, 黄富瑜, 陈一超
2018, 40(12): 1130-1135.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
为解决当前夜间辅助驾驶仪平面显示导致驾驶员无法正确判断景物纵深关系的问题,本文提出利用平行式红外双目立体系统进行夜间辅助驾驶的方案.针对红外探测器分辨精度低导致观看红外立体影像时立体盲区占立体区比重过大的问题,本文通过分析对比平行式红外双目系统和肉眼的立体感知精度,结合Panum融合区理论,对红外立体影像立体区间进行界定,并对立体区间所对应的基线长度范围进行推导.根据推导结果,计算分析3组不同场景下基线长度所满足的最小值,并以得到的最小值为基准获取5组不用基线长度下的视差图.最后通过虚拟现实显示装置验证了推导结果的正确性.该结果可用于指导红外双目系统参数的选取和搭建.
透射式红外光学系统光机热集成分析方法的研究
韩旭, 张健, 高天元, 张润泽
2018, 40(12): 1136-1141.
摘要 PDF免费下载(21)
摘要:
本文采用了光机热集成分析的方法对透射式红外光学系统在温度变化条件下进行分析.首先,利用Zemax建立了F#为1和F#为2的两个光学系统,利用有限元软件Patran&Nastran对两个光学系统加载温度场进行热弹性分析,得到镜面节点变形前和变形后的位移.其次,使用Sigfit将分析得到数据进行Zernike多项式拟合,得到镜面的Zernike系数和刚体位移.最后,再将其导入到光学软件Zemax中,分别考虑镜片面型变化、刚体位移变化和镜片折射率变化3种因素对其MTF值的影响.以F#为1的光学系统作为主要分析对象,其结果表明在设计要求65℃(-45℃～20℃)温差下,面型变化使MTF(17 lp/mm)值下降了9.72％;刚体位移变化使MTF值下降了29.16％;折射率变化使MTF值下降到0点,已不再满足光学系统的成像质量要求.其结果表明,折射率变化才是影响红外光学系统成像质量的最主要因素.通过减少温度范围并进行光机热集成分析,得到F#为1的光学系统下温差范围为8℃～32℃,F#为2的光学系统下温差范围为6℃～34℃.在两个光学系统的温差范围下MTF值均大于0.2,综合考虑建模精度及软件计算精度,其温度最适范围为13℃～27℃.
一种小型化滚-仰式长波红外光学系统设计
贺磊, 张建隆, 杨振, 郭鑫民
2018, 40(12): 1142-1148.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
为实现空空弹导引头的小型化、轻量化设计,采用滚-仰式导引头总体布局方式,利用反射镜折转光路,选用J-T制冷型320×256长波红外探测器作为接收器件,设计了一种高分辨率长波红外成像制导光学系统.设计结果表明,光学系统样机焦距为100 mm,视场大小为5.5°×4.4°,在16 lp/mm处,轴上视场的调制传递函数(MTF值)高于0.54,轴外传递函数(MTF)高于0.40,系统畸变小于2.1％,系统在-45℃～+70℃温度范围内具有良好的消热差效果.此外利用光学设计软件对系统进行了杂散光和公差分析,经实测样机,光学系统成像质量优良,各项性能指标满足技术指标要求.
雪地伪装检测紫外成像设备的设计与实现
田英慧, 赵志勇, 张健, 崔志刚, 冯海潮
2018, 40(12): 1149-1154.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
紫外成像设备是雪地伪装效果检测评估的常用设备.根据雪地伪装试验实际需求,结合现代成像技术,设计和实现了一套结构紧凑、低功耗、高灵敏度、高分辨率、快捷便携的雪地伪装检测紫外成像设备.通过实验验证表明,其具有良好的实用性和可靠性.
制导与对抗
飞行器红外辐射计算及图像生成技术研究
吴沿庆, 廖守亿, 张作宇, 李晨霖, 花超
2018, 40(12): 1155-1160.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
飞行器红外成像的关键技术是将接收的红外辐射能量转换为可见的灰度图像.基于飞行器红外辐射特性和红外传感器的成像原理,提出了一种利用射线跟踪(Ray tracing)结合反向蒙特卡洛法(RMC)的飞行器目标红外辐射图像生成技术的实现方法.首先利用三维建模软件建立飞行器的几何模型,并利用商业软件ICEM对模型进行网格划分,然后基于流体力学基本守恒定律——N-S方程组的基本原理,利用Fluent软件对飞行器外流场进行数值模拟,获得飞行器的温度场分布,最后利用反向蒙特卡洛法对射线的辐射传递过程进行概率模拟计算,利用MODTRAN进行了大气传输衰减的透过率计算,利用射线跟踪技术获得了飞行器的红外辐射图像.
图像处理与仿真
一种基于引导滤波图像分层的红外图像细节增强算法
葛朋, 杨波, 韩庆林, 刘鹏, 陈树刚, 胡窦明, 张巧燕
2018, 40(12): 1161-1169.
摘要 PDF免费下载(58)
摘要:
为了解决高动态红外图像在常规显示设备上显示时容易出现图像整体对比度低、弱小目标细节模糊等问题,提出了一种基于引导滤波图像分层的红外图像细节增强算法,并从算法理论分析和仿真结果两方面验证了引导滤波具有更好的边缘保持能力,能有效避免增强后出现"伪边缘"的缺陷.另外,针对原始全局的引导滤波算法对整幅图像各个区域使用相同的规整化因子,容易产生"光晕"现象的缺陷,本文在局部方差加权引导滤波算法的思想上,提出了基于LoG边缘算子的加权引导滤波算法.实验结果表明本文算法具有良好的细节增强效果,特别是对图像中的弱小目标;另外,相比目前应用广泛的双边滤波算法,本文算法运行时间要快得多,具有实时处理的应用前景.
导引头变跟踪点红外图像仿真建模研究
王艳奎, 吴根水, 姬爽
2018, 40(12): 1170-1175.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
本文以第四代红外成像空空导弹制导半实物仿真过程中导引头对变跟踪点红外图像仿真的需求为研究目的,在分析变跟踪点红外图像仿真需求与传统的采用固定跟踪点红外仿真图像差异的基础上,采用了全新的基于导引头光轴指向的变跟踪点红外图像仿真建模方法.该建模方法利用导引头伺服跟踪平台的实时跟踪参数和仿真战情参数建立了完整的变跟踪点红外图像仿真模型,解决了以往采用固定跟踪点红外图像仿真方法所导致的弹道末端红外图像仿真的原理误差,可满足第四代红外成像空空导弹导引头半实物仿真中红外目标和红外干扰弹图像变跟踪点的仿真需求.
增强尺度估计的特征压缩跟踪算法
徐康, 龙敏
2018, 40(12): 1176-1181.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
目标跟踪过程中,目标的尺度变大会引入更多的背景噪声,而在目标尺度变小时却采样不足,导致算法鲁棒性不强.为了实现复杂背景环境下可视目标的稳健跟踪,本文提出一种增强尺度估计的特征压缩跟踪算法,单独设置一个判别相关滤波器用于尺度估计,在线学习更新样本尺度,实时匹配最佳目标尺寸并更新特征采样块尺寸,对样本特征压缩降维并在线学习更新分类器参数,减小计算开销,提高跟踪稳健性.实验结果显示,算法可以适应目标的姿态及尺度变化,与已有类似算法相比,本文提出的算法具有更强的鲁棒性.
多步预测融合Mean-Shift的运动目标跟踪算法研究
于晓明, 李思颖
2018, 40(12): 1182-1187.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
对运动目标跟踪时,主流Mean-Shift(均值偏移)算法对环境的影响较为敏感.针对目标遮挡时准确跟踪这一问题,提出了多步预测融合Mean-Shift的优化运动目标跟踪算法.在目标跟踪的过程当中采取Bhattacharyya coefficient(巴氏系数)辨别目标是否出现了遮挡.当目标产生遮挡的情况,采取多步预测算法,根据目标前一帧的特征信息对下一帧中目标位置信息进行判断.当运动目标离开遮挡时,则继续采取Mean-Shift实施后续跟踪.通过对不同场景下的视频序列实行测试,其结果表明该算法可以对发生遮挡后的目标进行连续、稳健的跟踪.
一种在复杂光照条件下的人脸跟踪算法
齐永锋, 王梦媛, 卢晨鸣
2018, 40(12): 1188-1192.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
针对光照以及人脸的尺度变换、遮挡等问题,提出一种基于多尺度韦伯脸与实时压缩在复杂光照情况下的跟踪算法.对实时压缩跟踪方法的理论模型的认真分析与研究,提出采用光照预处理方法来提高复杂光照情况下跟踪过程中目标信息的采集精准度.在目标检测跟踪过程中,与经典的实时压缩跟踪算法相比,基于多尺度韦伯脸与实时压缩的人脸跟踪算法在复杂光照情况下跟踪性能得到明显提升,能较好应对人脸尺度变换及局部遮挡的情况.
红外应用
基于铁帽和盘面温升特征的劣化绝缘子红外检测方法
李唐兵, 龙洋, 万亚玲, 姚建刚, 游勇华, 周求宽
2018, 40(12): 1193-1197,1205.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
为了解决传统绝缘子红外检测方法存在检测盲区的问题,在绝缘子盘面温升规律仿真分析和实验研究的基础上,将盘面特征纳入劣化绝缘子诊断判据中,提出了一种基于铁帽和盘面温升特征的劣化绝缘子红外检测方法,现场实测验证情况表明该方法可以提高绝缘子检测的准确率.绝缘子盘面温升规律实验研究表明:劣化绝缘子盘面温度较相邻正常绝缘子低,呈"负温升"特征;"负温升"特征的明显程度与劣化绝缘子在串中位置、环境湿度和表面污秽状况有关:两端位置时劣化绝缘子盘面"负温升"特征更明显,湿度大时劣化绝缘子盘面"负温升"特征更明显.
基于卷积神经网络的红外热成像罐车内壁裂纹识别
王威, 李青, 孙叶青, 钟海见, 夏新华
2018, 40(12): 1198-1205.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
针对传统无损检测技术在罐车内壁裂纹检测中效率低、抗干扰能力差等问题,提出一种基于卷积神经网络的热成像裂纹识别方法.研制了一种滚动式电加热棒作为热激励源,并采用新的激励方式对被检测表面进行热激励;根据热量传输过程中遇到裂纹时温度产生异常的原理,对被检测表面裂纹进行判断;采集热激励后的红外热图像作为训练样本,并搭建5层卷积神经网络对样本进行训练.实验表明,利用红外热成像与卷积神经网络可以对裂纹进行准确识别;检测效率高、鲁棒性强;并且在测试集上识别准确率达到96.50％.

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