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2018年 第6期

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综述与评论
非制冷太赫兹成像探测技术研究进展
吴刚, 唐利斌, 郝群, 张玉平, 李汝劼, 潘峰, 杨艳波, 刘树平, 韩福忠
2018, 40(6): 513-527.
摘要 PDF免费下载(42)
摘要:
非制冷太赫兹成像探测技术作为太赫兹研究领域的重要组成部分,目前已成为各国研究的热点之一.本文综述了近年来国内外非制冷太赫兹成像探测技术的研究进展,着重介绍了基于光热效应的微辐射热计和基于光子效应的场效应晶体管太赫兹探测器及其成像技术研究进展,分析了非制冷太赫兹成像探测器的现状及发展前景,对于研究非制冷太赫兹成像探测技术及应用具有一定的参考价值.
材料与器件
10.6μm激光对锑化铟红外探测器的热损伤研究
张悦, 牛春晖, 李晓英, 张巧云
2018, 40(6): 528-533.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
通过介绍锑化铟红外探测器的基本构成及其材料热学相关特征,阐述了激光辐照锑化铟红外探测器造成的损伤机理,采用有限元分析法,分析相关的辐照环境和条件并建立了一种三维仿真模型.仿真模拟了波长为10.6 μm的CO2激光辐照锑化铟红外探测器时各部分的温度变化情况,通过数值分析得出了在光斑面积一定的情况下只有激光功率密度增大到一定程度时,锑化铟探测器表面才会发生熔融损伤,且功率密度越高,造成破坏所需的时间越短;对于探测器各部分受到不同脉冲宽度的激光辐照时,损伤阈值与脉冲宽度的对数之间呈线性变化.将锑化铟探测器材料的损伤阈值区间,同已有实验数据进行对比,验证了模型的精确性.
STSS Demo红外传感器性能分析
康甜
2018, 40(6): 534-540.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
介绍了STSS Demo卫星的红外传感器功能和在轨试验情况.调研了STSS技术关联卫星NFIRRE、MSTI-3和MSX的红外传感器概况及主要性能参数.分别对STSS Demo的捕获传感器和跟踪传感器的主要性能参数进行了分析.对跟踪传感器不同波段探测距离进行了估算.跟踪探测器中波探测波段3.1～4.7 μm、长波探测波段6.0～13.0 μm,工作温度40 K、背景窗口玻璃温度10K、目标温度300K的情况下,对应的中波探测距离约为2191km、长波探测距离约为2482km.
太赫兹技术
热电型太赫兹探测器的快速测试方法研究
张鹏, 韩顺利, 韩强, 董杰, 吴寅初, 吴斌
2018, 40(6): 541-544.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
针对热电型太赫兹探测器测试速度慢的缺陷,本文研究一种热电型太赫兹探测器测试数据的快速处理方法,提高热电型太赫兹探测器的测试效率.首先使用输出功率稳定的太赫兹源测试热电型太赫兹探测器的上升曲线,获得热电型太赫兹探测器的时间常数;其次研究热电型太赫兹探测器上升曲线的函数形式;然后依据热电型太赫兹探测器的时间常数和函数形式,推导热电型太赫兹探测器测试数据的快速计算公式;最后采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速计算数据进行平滑处理.理论分析和实验结果表明:此方法不仅提高了热电型太赫兹探测器的测试效率,而且降低了测试结果的噪声,有利于太赫兹激光功率的快速测试.
系统与统计
基于DSP的多光谱数据处理系统设计与实现
张小燕
2018, 40(6): 545-550.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
为了实现对多光谱数据同时且高速的数据处理,设计了一种基于DSP的多光谱数据处理系统及其校正算法.系统由激光光源、干涉棱镜、线阵CCD、基于TMS-6415型DSP的处理电路等构成.实验对638 nm、655 nm和660 nm 3组激光进行光谱分析,首先对干涉条纹快速采集并滤波,然后通过Mertz法实现3组光谱的相位校正,从而保证3组激光光谱分析的精度.实验结果与Q8344A型光谱仪的测试数据进行对比,中心波长测试结果误差为±0.3 nm,光谱分布与标准谱基本一致且其信噪比更高.由此可见,系统可同时完成多光谱数据的快速反演,具有一定应用价值.
基于六边形环状结构的远红外频率选择表面
陈晓莉, 田昌会, 王斌科, 车志新
2018, 40(6): 551-555.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
为实现远红外大气窗口(8～14 μm)的低红外透过率,基于六边形环状结构设计了双屏远红外频率选择表面(FSS).仿真结果表明,该结构在8～14 μm波段的平均透过率低于5％.对该结构的表面电流分析说明,谐振单元表面感应出的对称分布电流以及双屏结构之间的耦合效应使得散射场增强,透过率降低.研究了该结构在不同入射角和不同极化条件下的传输特性,结果表明该结构在8～14μm具有良好的角度稳定性和极化稳定性.分析了介质层介电常数、厚度以及损耗角正切对该FSS传输特性的影响,结果表明介质层介电常数对FSS的谐振频率和带宽有较大影响.
图像处理与仿真
基于谱间预测的高光谱遥感影像压缩感知重构算法
王晗, 王阿川
2018, 40(6): 556-562.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
高光谱遥感影像通常包含几十或上百个光谱波段,其海量的数据给影像的存储、传输以及后续处理带来了挑战.针对这一问题,根据高光谱遥感影像谱间相关性强的特性,提出了一种结合双参考波段线性预测的基于压缩感知的高光谱遥感影像重构方法.首先,将高光谱遥感影像的波段进行分组,每组确定两个参考波段,使用正交匹配追踪(OMP)算法重构每组的两个参考波段.其次,根据重构恢复的组内的两个参考波段,建立了一个基于双参考波段的线性预测模型,用来计算该组内非参考波段的预测值;然后,使用OMP算法重构实际测量值与预测测量值的差值,得到差值向量;最后,利用得到的差值向量迭代修正预测测量值,直到恢复该波段原始图像.仿真实验结果表明,该方法提高了高光谱遥感影像的重构效果.
LNSST域灰度突变度的红外与可见光图像融合
胡文, 王小华, 朱怀毅
2018, 40(6): 563-568.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
对红外与可见光图像融合过程中出现的融合时间较长、细节信息提取不足的缺点,提出一种局部化非降采样剪切波变换(Local Non-subsampled Shearlet Transform,LNSST)的红外与可见光图像融合提升算法.对红外图像和可见光图像采用LNSST域算法进行多层次、多方向的分解,得到低频子带系数和各带通方向子带系数.低频部分使用基于灰度突变度的权值平均的融合规则;高频部分采用区域纹理平滑度和拉普拉斯能量和相结合的融合方法,然后对低频融合系数和高频融合系数进行LNSST逆变换得到融合后的图像.用不同的算法进行验证结果显示本文提出的融合算法生成的融合图像细节更多、更清晰,执行时间相对较短.
基于快速杂交拟合能量模型的红外海面目标检测
赵楠楠
2018, 40(6): 569-577,617.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
针对传统的红外海面目标检测方法所存在的缺陷,即很难准确的捕获模糊目标区的外部轮廓,提出了一种基于快速杂交拟合能量模型的红外海面目标检测方法.该方法有效的融合了小波多尺度分解、海天线提取、多级滤波及杂交拟合能量模型.在将图像数据牵引至杂交拟合能量模型所对应的演化过程之前,经历了局部子带内的多级多带宽的滤波处理,最后将子图内的检测结果映射到原始的图像数据上.定量地评价了所提算法在信杂比增益、背景抑制因子及检测概率等指标上的性能.实验结果表明,相比传统的目标检测算法,该方法获得了更高的检测概率.
基于改进Fast R-CNN的红外图像行人检测研究
车凯, 向郑涛, 陈宇峰, 吕坚, 周云
2018, 40(6): 578-584.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
针对红外图像行人检测任务中行人细节信息少,特征提取计算量大以及易受背景影响等问题,提出了一种改进的Fast R-CNN(快速区域卷积神经网络)红外图像行人检测方法.改进主要涉及两个方面:①结合红外图像的特点提出了一种自适应ROI提取算法,在不影响检测准确率的前提下,降低了ROI数量,使得网络的计算量减小;②提出了一种加权锚点框的定位机制,基于3种不同宽高比锚点框的检测置信度进行坐标加权,获得更准确的定位框.实验结果表明,本文提出的改进方法与传统的Haar+LBP+ HOG+ SVM算法及Fast R-CNN算法相比,红外图像行人检测的准确率从80.3％和91.2％提高到92.3％,检测速度从68 ms/f和25 ms/f提高到12 ms/f,提高了系统的性能.
机载红外诱饵分离特性仿真研究
杨栋, 曹耀心, 李建, 薛芬芬, 宋敏敏
2018, 40(6): 585-589.
摘要 PDF免费下载(20)
摘要:
机载红外诱饵投放后的运动轨迹,以及与载机的分离过程是红外对抗研究中的重要内容.文章首先分析了机载红外诱饵投放后的运动特征,建立了诱饵运动数学模型,使用四阶龙格-库塔方法求解方程;通过坐标转换得到目标-诱饵在导引头视场中的分离形态,分别使用Matlab、MOS电阻阵进行了数字和半实物仿真,结果表明仿真过程较为逼真地模拟了目标-诱饵的分离轨迹.最后结合仿真结果,阐述了导引头视场中目标-诱饵分离过程的影响因素,并对运动特征下的机载红外诱饵干扰与对抗进行了分析.
测量技术
基于一维加权法的交界面边界形状识别
张林, 杨立, 寇蔚, 范春利
2018, 40(6): 590-597.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
基于表面测温的多区域交界面形状的识别研究是红外无损检测技术从定性到定量发展的理论基础.针对多区域交界面形状的常用识别算法受测量误差和测点数目影响相对较大或算法构造相对困难的问题,在改进的一维修正算法和分散模糊推理算法的基础上,提出识别多区域交界面形状的一维加权法,并对两种材料的管壁交界面形状的识别问题进行了研究.讨论了管壁交界面形状初始假设、检测表面测量误差以及测点数目等因素对一维加权法识别结果的影响.数值算例证明了一维加权法的有效性和高效性.
动态环境下红外辐射特性测量精度分析
邹晓风, 张娟, 张欣光, 刘成国, 杨金鹏
2018, 40(6): 598-602.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
红外辐射量测量是获取目标红外辐射特性的直接、有效的方式.本文在真空冷背景条件下,针对红外特性测量系统所处平台的自身旋转、摆动等不稳定性因素,对红外特性测量系统与目标之间存在的相对运动、以及测量系统自身温度变化对红外辐射特性测量结果精度的影响进行分析.分析结果表明测量精度受多因素相互制约影响,并给出具体的影响模型,对平台设计优化和测量误差评估具有指导意义.
基于近红外TDLAS检测技术的甲烷浓度场重建研究
张旭, 郭腾霄, 杨柳, 丁学全, 曹树亚
2018, 40(6): 603-611.
摘要 PDF免费下载(28)
摘要:
为了实现对气体浓度场二维分布重建,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,以甲烷作为目标气体,选取1653.72 nm的吸收峰位,采用直接吸收的测量手段,探测了浓度为2.97％的甲烷近红外光谱信息,通过断层重建算法对甲烷浓度场进行了模拟重建和实验研究.模拟重建采用了12×12共144个方格的正方形重建区域,假定了一个方形区域内的具有多个空穴的浓度分布,模拟72条光束从4个方向穿过重建区域,获取模拟光线下的投影值,经过实验统计代数重建算法均方根误差为5.58％,模拟退火算法均方根误差为8.38％;对模拟投影信号加入不同信噪比的高斯白噪声之后再进行重建,均方根误差在9.17％～15.30％之间.实验装置采用面源泄露扩散方法,通过在中心附近放置石英柱的方式人为制造浓度空穴,形成非均匀浓度场.通过对代数重建算法和模拟退火算法的重建结果对比,能够看到模拟退火算法在近红外吸收光谱层析重建方法中的应用可行性.
红外应用
材料表面裂纹的红外热像显微检测
袁丽华, 汪江飞, 朱争光, 耿敏君
2018, 40(6): 612-617.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
材料表面裂纹是导致构件破损、影响物理特性的原因之一.本文采用红外热像显微镜研究了材料表面裂纹检测的问题.首先在铝薄板上设计不同方向、不同长度的表面裂纹.由于裂纹处与正常区域之间的辐射能力的差异,造成表面温度场的不均匀性.红外显微镜捕捉到物体表面辐射,探测出不同方向的表面裂纹,引入标尺实现了裂纹长度的定量检测并做了误差分析.再研究了碳纤维层压板冲击损伤的表面裂纹,通过图像拼接完整显示了冲击损伤裂纹的形貌和走势,运用扫查法提取裂纹.研究结果表明红外显微镜具有探测材料表面自发辐射的能力,可用于不同材质表面裂纹的探测.
激光扫描热波成像技术及在航空领域的应用
江海军, 陈力
2018, 40(6): 618-623.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
介绍了一种新型的激光扫描热波成像无损检测技术,阐述了该技术的基本原理及特点,并与传统采用闪光灯进行热激励的热波无损检测技术进行了比较.简要介绍了适合于激光线扫描热激励的2-D温度场理论模型,并通过实验结果进行了验证.采用该技术对航空领域常见的几种试件进行了测试,验证了该项技术的有效性.根据激光扫描热激励所产生的热波具有二维热传导的特性,开展了对垂直于试件表面的裂纹进行检测的实验.同时利用激光扫描的特性,介绍了一种新颖的涂层厚度的测量方法,并对不同厚度的涂层模拟样品进行了检测,展示了该项新技术对航空领域多种常见缺陷的检测能力.

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