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2018年 第2期

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系统与设计
基于窗平面的近红外激光三光带三维扫描仪优化
田庆国, 葛宝臻, 赵显庭, 李云鹏, 王晋疆
2018, 40(2): 101-106.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
为有效提高三光带激光三维人脸扫描仪的性能,提出一种基于辅助窗平面的优化方法.通过在测量区域的前沿安装窗平面,不但可有效定位扫描系统的测量区域,保证获得完整的待测人脸三维点云模型,最主要的是借助窗平面左右竖直边框散射的辅助光带可实现对三条测量光带的快速、可靠分组,有效解决了原扫描系统要求的在首帧图像中必须同时包含三条测量光带的问题.实验结果表明所提方法算法简单、鲁棒性强,使得扫描测量过程更加易于操控.
景物近红外反射率快速反演测量研究
邱纯, 白廷柱, 张硕, 丁艳
2018, 40(2): 107-113.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
提出一种基于图像的快速、准确测量景物近红外波段反射率的反演方法.采用 CMOS 相机对同一光照条件下的待测地物与标准反射率板进行测量,采集近红外波段图像,在校正 CMOS 相机入瞳处辐照度与图像灰度关系结果的基础上,建立景物近红外反射率与图像灰度的关系,进而反演出对应景物的近红外波段反射率.结果表明,本文方法与地物光谱仪测量结果的不确定度在10%以内.此外,本文还根据景物近红外图像灰度的分布情况分析了背景、测量方位角等因素对地物反射率测量的影响,为进一步精确测量及相关的近红外场景仿真奠定了基础.
红外场景产生技术及应用研究
林丹丹, 林宇, 张晋, 杜欣悦, 张若岚, 董明礼, 黄思佳
2018, 40(2): 114-118.
摘要 PDF免费下载(25)
摘要:
红外成像系统的测试对于红外成像系统的研制具有重要的意义.传统的测试方法由于需要在真实环境中进行试验,因而受时间、空间和环境等方面的限制.为解决上述问题,本文采用红外场景产生技术,提供实验所需的仿真场景,并进行红外成像系统的半实物仿真试验(如注入式仿真试验),进行红外成像系统的测试.红外场景产生技术已成功应用于跟踪器性能测试和图像处理算法研究.实验结果表明,该方法可以节省大量的人力、物力和财力,并缩短产品研发周期.
紧凑型中波红外成像系统无热化设计
李瑞瑶, 付跃刚, 刘智颖
2018, 40(2): 119-124.
摘要 PDF免费下载(29)
摘要:
红外成像光学系统应用日益广泛,并且对小型化有了更高要求,因此提出一种紧凑型中波红外成像系统的无热化光学设计.首先针对需求对光学参数进行了分析与计算,根据参数要求采用卡塞格林系统缩短系统纵向尺寸,然后用中继透镜组校正像差,考虑到透镜易于加工、成本低,中继透镜组采用全球面面型,最终实现了卡塞格林系统的次镜到红外探测器之间的尺寸小于47 mm,使系统足够紧凑.通过合理选择材料以及光焦度的分配,推导光学被动消热差方程,计算出系统的初始结构,利用Zemax光学设计软件进行优化,最终实现波段为3.7~4.8 μm,视场为3°×3°,温度范围-40℃~+50℃消热差结果,在空间频率17 lp.mm-1处,各视场光学调制函数(MTF)值均大于0.5.
可见光/中波红外双波段共口径光学系统设计
郭钰琳, 于洵, 蔡珂珺, 杨璐
2018, 40(2): 125-132.
摘要 PDF免费下载(35)
摘要:
设计了适用于制冷型640×512中波红外凝视焦平面阵列探测器和1920×1080的CCD的可见光/中波红外共口径光学系统.该系统在中波3.6~4.8 μm,可见光0.45~0.9 μm,环境温度-40℃~60℃工作,可见光系统焦距500 mm,视场角为0.38°×0.43°,F/#为4;中波红外系统焦距600 mm,视场角为0.38°×0.43°,F/#为4.8,满足100%冷光阑效率.本设计利用共用卡塞格林系统,利用分光镜实现可见光与中波红外光谱分光,之后接各自校正像差的镜组.该系统满足工程光学的要求,能够良好成像,双波段系统在-40℃~60℃环境温度下的也能够正常工作,并能够实现可见/中波红外远距离识别.
材料与器件
InSb芯片表面抛光及腐蚀研究
郭胜, 信思树, 龚晓霞, 袁俊, 郭杰
2018, 40(2): 133-138.
摘要 PDF免费下载(23)
摘要:
表面抛光及腐蚀是InSb红外焦平面探测器芯片制备的重要工艺.本文针对腐蚀后粗糙表面、腐蚀坑和精抛后"亮点"等问题,分析了压力、转速、抛光料配比、滴料速度等工艺条件对 InSb形貌的影响.实验发现,在压力低于4.5 N、转速低于80 r/min、抛料配比为1:1、滴料速度小于1滴/s或加入氧化剂H2O2时,InSb芯片表面"亮点"得到了有效的解决.采用自行研制的AB腐蚀液对抛光后的材料进行腐蚀,消除损伤层,处理后InSb芯片表面光亮、平整.经表面处理过的芯片制备而得器件所测I-V曲线得出:暗电流大幅降低,R0A为8.16×102?·cm2,黑体探测率D*为3.1× 1010cm·Hz1/2·W-1.
图像处理与仿真
基于BMA滤波器和边缘的红外与可见光图像融合
李博博, 马泳, 张晓晔, 樊凡
2018, 40(2): 139-145.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
目前基于多尺度分解的图像融合算法存在以下问题:1)多尺度分解时,图像边缘被平滑;2)融合结果中红外显著区域的对比度降低;3)小尺度细节受到抑制,在融合图像中显示不清晰.为解决上述问题,本文提出了一种基于BMA(Bayesian model averaging)滤波器和边缘的图像融合算法.首先,利用 BMA 滤波器分别对红外与可见光图像进行多尺度分解;其次,分别利用显著性提取和边缘权值映射算法,计算各基层和细节层的融合权值矩阵;最后通过图像重构获得融合图像.实验证明,该融合算法优于传统的图像融合算法.
基于MSERS与SURF算法融合的无人机近红外光谱非稳态影像配准
谭翔, 毛海颖, 童庆禧, 晏磊
2018, 40(2): 146-150.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
本文面向灾害应急的无人机遥感影像快速拼接融合算法的研究,满足灾害应急对灾情影像数据时效性的需求.为研究算法的融合改进对无人机近红外遥感影像精度的提升问题,利用SURF计算效率高和 MSERS 能够提取完全仿射不变区域特征的特点,提出了无人机遥感影像特征提取与匹配的方法,该方法是基于SURF融合特征,在影像和尺度空间均具有稳定性且具有多尺度仿射不变的可靠性.并对 MS-MSERS、MSERS+SIFT、MSERS+SURF 三种算法进行配准效果验证.结果表明:MSERS+SURF的匹配正确率优于其他两种算法.该算法实现了MSERS的多尺度检测及拼接效率成果较好的平衡.
基于分块KLT的多光谱遥感图像低复杂度有损压缩
王平, 陈欣, 粘永健, 许可
2018, 40(2): 151-157.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
多光谱图像的有效压缩已经成为遥感领域亟待解决的难题.针对星载多光谱成像仪获取的多光谱图像,提出了一种基于分块KLT(Karhunen-Loève transform, 卡胡南-洛维变换)的低复杂度有损压缩算法.该算法首先对每个波段分别进行空间二维小波变换,以去除多光谱图像的空间相关性;然后将每个波段分成互不重叠且大小相等的图像块,每次仅对相邻两个波段的对应图像块进行谱间KLT变换,以去除谱间相关性;最后对变换后的所有波段进行联合EBCOT(Embedded Block Coding with Optimized Truncation,最优截断的嵌入式块编码)压缩.实验结果表明,该算法的压缩性能优于基于整体KLT的多光谱图像压缩算法,并且具有较低的编码复杂度.
基于自适应阈值区域生长的红外舰船目标分割方法
赵文涛, 曹昕鸷, 田志勇
2018, 40(2): 158-163.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
红外成像制导技术以其优越的性能成为当今制导武器发展的主流,舰船红外图像的精确分割是后期舰船识别和跟踪的基础.针对红外舰船目标的有效分割问题,本文提出了一种基于自适应阈值的区域生长和形态学滤波相结合的红外舰船目标分割算法,首先,选取种子点在自适应阈值的情况下进行区域生长,然后将粗分割图像进行形态学滤波,最后运用几何学的图像处理方法,从分割图像中去除相应的背景干扰,提取出目标的有效信息.通过对实验结果进行分析,最终分割出来的图像交叠面积比达到98%以上,而误分百分比均为0%,即没有误分.实验结果表明该算法能够很好地运用于红外舰船目标分割.
基于神经网络的红外图像非均匀性校正
张龙, 董峰, 傅雨田
2018, 40(2): 164-169.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
由于红外焦平面材料、制造工艺的差异以及多路模拟信号输出的电路设计等因素,红外探测器在面源黑体目标下像元的输出不均匀,针对同一辐射目标得到的响应也不一致.红外探测器像元间的非均匀性影响目标辐射探测的质量,也使得获得的红外图像不能很好地反应目标辐射特性.先对红外图像进行盲元检测和补偿,通过双边滤波方法获得像元期望输出值,利用随机梯度下降法的神经网络模型对红外图像进行非均匀性校正.实验验证该方法较基于标定的校正方法具有适应场景变化、效果好的优点.
基于边缘轮廓线提取的自动对焦评价函数
郝争辉, 张学松, 王高, 邓芳芳, 蔚旋, 原东方
2018, 40(2): 170-175.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
红外序列图像清晰度评价对热像仪测温标定至关重要.文中针对传统空域评价算法的不足,提出一种基于图像轮廓线分割的红外序列图像清晰度评价方法.此算法基于变分水平集理论以能量泛函的最小化为目标,来求解使曲线趋向于目标,从而提取出红外图像中目标物的轮廓线;通过选取目标物体轮廓线两侧灰度均值大小来描述图像的清晰程度.以红外热像仪在标定时获取的序列图像为研究对象,运用文中所提出的方法与 SMD,EOG,Robert,Wavelet 算法之间的对比性分析.实验表明:文中所提方法满足清晰度评价函数所具有的单调性,无偏性与良好的灵敏度.
基于深度学习的目标抗干扰跟踪算法
闵召阳, 赵文杰
2018, 40(2): 176-182.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
针对目标跟踪算法中相似背景的干扰及目标自身旋转导致跟踪框漂移的情况,提出一种融入SSD(Single Shot MultiBox Detecter)检测的方案,从而有效地避免了跟踪框的漂移.首先对要跟踪的特定种类的目标进行深度学习检测模型的预训练,然后利用本文所设计的融合判别尺度空间算法完成目标定位和跟踪.由判别尺度空间模型对目标实施初步定位,在候选区域进行特征检测,并设计了一种运动估计淘汰体制,以保证候选区域目标的唯一性,最终完成目标的精确定位.实验证明,该方法能有效避免相似背景干扰和遮挡时所造成的跟踪框漂移,同时在目标快速运动,尺度和形状变化时均能完成鲁棒性的跟踪.
太赫兹技术
聚乙烯材料厚度的太赫兹检测实验分析
郝元, 俞跃, 王强, 谷小红
2018, 40(2): 183-188.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
在聚乙烯材料管道生产制造过程中,管道厚度精确测量是影响管道生产质量的一个重要技术问题.本文简述了使用太赫兹时域光谱首先对标准厚度样品的折射率进行测量,再使用其折射率对未知厚度样品进行厚度测量,通过测量在介质中某一点太赫兹时域波形图峰值时间差,建立厚度测量模型,实现对折射率的以及厚度的测量方法,根据实验对其检测精度以及影响因素进行分析得出此实验方法相对误差已达到2%以下,此精度已高于国标GB15558.1中4%的要求.
微光技术
Cs、O激活对GaAsP光阴极光谱响应特性的影响
牛森, 高翔, 刘璐, 袁渊, 郭欣, 陈畅, 杨书宁
2018, 40(2): 189-192.
摘要 PDF免费下载(23)
摘要:
为了探究 Cs、O激活电流对透射式 GaAsP光阴极光谱响应特性的影响,通过光谱响应测试仪测试不同Cs、O电流激活后的透射式 GaAsP光阴极光谱响应曲线,结果表明,随着铯氧蒸发电流比的减小,GaAsP光阴极光谱曲线的形状会发生一定的改变,长波响应能力逐渐降低、短波响应能力逐渐提高.利用双偶极层模型理论,分析认为铯氧蒸发电流比的改变影响了GaAsP光阴极表面势垒的形状,使得不同激发能量的光电子通过隧道效应穿越表面势垒宽度发生变化,从而影响GaAsP光阴极光谱响应特性.根据此现象对进一步提高GaAsP光阴极在530 nm特征波长的量子效率具有积极的意义.
红外应用
基于红外弱目标提取的绝缘设备故障检测研究
王媛彬, 尹阳
2018, 40(2): 193-199.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
针对红外图像中背景与目标的复杂性和多样性给变电站绝缘套管状态监测带来的困难,提出基于红外弱目标提取的检测方法.首先进行二维小波分解,将低频分量进行 Retinex 理论增强,其余高频分量进行局部方差映射,完成小波重构后进行对比度增强,最后实现基于分步双阈值的目标提取.实验结果表明,该方法不仅改善了绝缘套管局部过热区域的红外图像的处理效果,还实现了过热点及其连带过热区域的提取和区分.

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