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2021年  第43卷  第6期

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材料与器件
Cd饱和气氛退火对碲锌镉晶体导电类型转变界面的影响
袁绶章, 赵文, 孔金丞, 姜军, 赵增林, 姬荣斌
2021, 43(6): 517-522.
摘要 HTML阅读量 (101) PDF免费下载(76)
摘要:
在富Te生长条件下，通过垂直布里奇曼法制备的部分碲锌镉晶体内存在导电类型转变界面。采用富Te液相外延技术在含有导电类型转变界面的碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜，制成的红外焦平面探测器响应图上存在明显的响应不均匀分界面。碲锌镉晶体的导电类型转变由缺陷类型的不同引起，为消除碲锌镉衬底的导电类型转变界面，提升碲镉汞红外焦平面的成像质量，对含有导电类型转变界面的碲锌镉晶体进行了Cd饱和气氛退火实验，研究了时间和温度等退火条件对晶体导电类型转变界面的影响，探讨了Cd间隙和Cd空位缺陷的形成机制，为晶体生长过程中的Cd空位缺陷抑制提出了解决思路。
系统与设计
大口径快速反射镜的模糊自适应PID控制
蔡玉生, 朱军, 石磊, 张景忠
2021, 43(6): 523-531.
摘要 HTML阅读量 (109) PDF免费下载(48)
摘要:
快速反射镜能否精确稳定跟踪目标取决于良好的伺服控制性能。快速反射镜的通光口径越大，柔性支撑铰链和驱动器设计难度就越大，同时也会对伺服控制提出更高的要求。针对此问题，本文提出模糊自适应整定PID（proportional integral derivative）控制算法，该算法既能运用模糊推理进行自适应整定控制参数，又能继承传统PID控制器便于工程实现。本文对音圈电机（voice coil motor）驱动的ϕ500 mm大口径快速反射镜进行控制器设计且进行仿真实验，并将其结果与基于传统PID控制下的相比较。结果表明，基于模糊自适应整定PID控制的ϕ500 mm大口径快速反射镜的超调量为5.40%，调节时间51.0 ms，且抗干扰能力强于传统PID控制。此外，与传统PID控制相比，本文提出的控制方法提高了ϕ500 mm大口径快速反射镜的响应速度，减小了跟踪误差，提升了ϕ500 mm大口径快速反射镜系统的跟踪性能和鲁棒性。
太赫兹技术
基于超材料的太赫兹分波器的研究
张雪雯, 潘武, 沈涛, 李燚
2021, 43(6): 532-536.
摘要 HTML阅读量 (104) PDF免费下载(27)
摘要:
本文提出了一种基于超材料的太赫兹分波器，其结构单元由上下两层“一”字型金属线以及中间的石英介质构成。此分波器工作在太赫兹通信窗口，将中心频率为0.225 THz和0.300THz的两束太赫兹波分离，其隔离度分别为34 dB、47 dB，插入损耗分别为0.19 dB、0.04 dB，分波器的群延迟稳定。另外，也对分波器的等效参数以及结构参数变化进行了仿真分析。结果表明，所设计的太赫兹分波器具有插入损耗小、隔离度大、群延迟稳定等特点，且性能指标受参数变化的影响较小，在太赫兹通信系统中具有较好的应用前景。
微光技术
微光像增强器与大尺寸CMOS的直接耦合
高天阳, 曹峰梅, 王霞, 崔志刚
2021, 43(6): 537-542.
摘要 HTML阅读量 (169) PDF免费下载(101)
摘要:
通过将直径为40 mm的像增强器与全画幅尺寸CMOS直接耦合，对大尺寸直耦工艺进行了研究。针对使用透镜耦合制成的大尺寸ICCD/ICMOS体积大、光能损失大以及光锥耦合的器件莫尔条纹较多等问题提出采用直接耦合的工艺制作ICCD/ICMOS。文中研制的大尺寸ICMOS可获取更大视场内的信息，整机分辨率可达3800×1900 LW/PH，画面清晰，无明显莫尔条纹，结构紧凑，整机仅为手持数码相机大小，隐蔽性强，有利于在复杂环境中更准确、快速地获取目标信息。
图像处理与仿真
基于GF-6 PMS影像的积雪信息识别
王光远, 邓正栋, 路钊, 王大庆, 时玥, 许颢砾, 赵晓宁
2021, 43(6): 543-556.
摘要 HTML阅读量 (87) PDF免费下载(33)
摘要:
以黑龙江省哈尔滨市道外区为研究区，系统探讨分析了基于遥感的不同方法在积雪信息识别中的应用。首先，对研究区两个时相的高分六号（GF-6）多光谱相机（PMS）影像进行目视解译，掌握了研究区内地物类型和积雪分布特点。其次，基于目视解译结果，选取了8种典型地物类型，得到了“积雪”和“非雪”两类像元的光谱特征规律。再次，探讨分析了6种方法在积雪识别中的应用，利用精确率、召回率和F指数3个指标进行了精度评价。最后，提出了基于投票结果的最终识别结果判定方法，得到了研究区积雪信息最终识别结果。研究表明：①受下垫面和阴影的影响，研究区“同谱异物”和“同物异谱”现象普遍；②深度学习算法的识别效果最好，决策树法的识别效果相对较差；农田区的识别精度高于池塘区，误识别和漏识别的现象都相对较少；③基于投票结果的最终识别结果判定，可以有效改善单一识别方法存在的误识别和漏识别现象。
非制冷红外图像降噪算法综述
王加, 周永康, 李泽民, 王世锦, 曾邦泽, 赵德利, 胡健钏
2021, 43(6): 557-565.
摘要 HTML阅读量 (152) PDF免费下载(300)
摘要:
红外图像处理中，由于非制冷红外探测器工艺技术上的原因，原始的红外图像包含多种噪声，尤其是椒盐噪声、固定或随机条纹噪声。当前有许多红外图像降噪的滤波算法，但在时间、空间、降噪效果、细节保持等方面各有侧重，难以实现完美结合。如何更快速、更高效、更准确地滤除噪声信息，保留更多的细节信息，是今后红外图像处理降噪研究的关键方向。本文调研了目前主流的红外图像降噪算法，并从传统滤波降噪、变换域滤波降噪、基于图像分层处理滤波降噪三大类别进行了分析比较，并且提出了一种结合传统算法和基于图像分层的自适应降噪算法，为今后的相关领域研究人员提供参考。
一种基于生成对抗网络与注意力机制的可见光和红外图像融合方法
罗迪, 王从庆, 周勇军
2021, 43(6): 566-574.
摘要 HTML阅读量 (137) PDF免费下载(118)
摘要:
针对低照度可见光图像中目标难以识别的问题，提出了一种新的基于生成对抗网络的可见光和红外图像的融合方法，该方法可直接用于RGB三通道的可见光图像和单通道红外图像的融合。在生成对抗网络中，生成器采用具有编码层和解码层的U-Net结构，判别器采用马尔科夫判别器，并引入注意力机制模块，使得融合图像可以更关注红外图像上的高强度信息。实验结果表明，该方法在维持可见光图像细节纹理信息的同时，引入红外图像的主要目标信息，生成视觉效果良好、目标辨识度高的融合图像，并在信息熵、结构相似性等多项客观指标上表现良好。
夜间复杂场景下红外图像行人检测算法研究
赵双, 陈树越, 王巧月
2021, 43(6): 575-582.
摘要 HTML阅读量 (227) PDF免费下载(60)
摘要:
针对夜间红外图像中行人与背景灰度差异小且存在遮挡等问题，提出了一种夜间复杂场景下的红外行人检测算法。首先利用行人语义融合方法生成对目标全覆盖的显著图，与原图融合得到感兴趣区域，然后构造基于改进的方向梯度直方图特征的两分支分类器，同时提出一种遮挡判别算法，根据分类器模糊分数判断是否遮挡，设计一种头部模板实现最终的行人检测。在LSI远红外行人数据集和自主采集的冬、夏季节夜间行人数据上进行实验，结果表明：在不同环境下，所提出的方法均可快速鲁棒地检测出行人，可较显著地降低漏检率，检测率可达到94.20%。
基于图像的红外镜头焦距快速检测方法研究
钟建波, 李茂忠, 夏青松, 罗永芳, 贾钰超, 王彩萍, 李洪兵, 罗宏, 黄攀
2021, 43(6): 583-586.
摘要 HTML阅读量 (157) PDF免费下载(72)
摘要:
如何准确检测镜头的焦距是红外镜头参数检测的一项重要研究内容。本文提出了一种基于刀口靶图像的焦距快速检测方法。该方法先采集红外镜头聚焦状态下的刀口靶图像，再进行刀口靶图像的二值化处理；通过提取目标的边缘轮廓，获得最小外接矩形的顶点坐标信息，从而估算出红外镜头对应焦距。实验结果证实：该检测方法可快速、准确地测量出镜头的焦距，且测量的平均绝对误差百分比小于1.48。该方法为红外镜头重要参数的快速检测奠定基础。
制导与对抗
喷管类型对飞行器排气系统辐射特性的影响
黄章斌, 管留, 李晓霞, 冯云松
2021, 43(6): 587-591.
摘要 HTML阅读量 (124) PDF免费下载(35)
摘要:
排气系统是飞行器最主要的红外辐射源，其喷管的形状类型对排气系统红外辐射强度的大小及分布有很大影响。本文建立了3种不同类型喷管的三维模型，在此基础上运用ANSYS软件模拟了各自排气系统的温度场分布，结合Curtis-Godson（C-G）谱带法对各类型喷管红外辐射特性进行了计算与对比研究。结果表明：在出口面积相同的条件下，二元矩形S弯喷管的尾焰核心区域面积最小，约为轴对称圆形喷管的60%；在矩形喷口的宽边探测面上，二元矩形S弯喷管的红外辐射强度最小。3类喷管中，二元矩形S弯喷管隐身性能最好，二元矩形喷管次之，轴对称圆形喷管最差。
滚摆导引头视线角速率提取技术
王帅为, 梁益铭, 郑建强, 杨姝君, 马季容
2021, 43(6): 592-596.
摘要 HTML阅读量 (76) PDF免费下载(41)
摘要:
滚转摆动式导引头采用滚转摆动两轴极坐标控制形式，外框为滚动框，内框为摆动框，视场可覆盖整个前半球，具有结构简单、重量轻、体积小、成本低等特点，因此非常适用于近程红外防空导弹。本文讨论了滚摆式导引头与偏仰式导引头视线角速率存在的差异，阐述了滚摆式导引头视线角速度存在x轴分量的原因。并给出了半捷联式滚摆导引头角速率的获取方式，推导了其简化形式，分析了简化公式使用的条件。仿真结果表明，该简化公式具有较好的近似精度，具有一定的工程应用前景。
红外应用
便携式红外体温计设计与温度补偿技术研究
杨清志, 王玉香, 徐宏
2021, 43(6): 597-606.
摘要 HTML阅读量 (193) PDF免费下载(82)
摘要:
红外体温计因安全卫生、测量高效而备受青睐，发展迅速。但目前市场上的红外体温计存在测量误差大、成本高等缺点，应用受到限制。鉴于此，首先分析了影响红外体温计测量精度的各种因素，并给出具体影响程度的计算结果，然后利用STM32F407单片机作为控制核心，通过MLX90615红外传感器、DS18B20集成温度传感器、HC-SR04超声传感器等获取信息，设计了一种面向医院、家庭等的廉价、可靠的便携式红外体温计，并给出温度补偿方法，最后通过实验测试验证了系统设计的可靠性。测试结果表明，最大综合误差不超过0.15℃，具有一定的实用价值与参考价值。
制冷技术
节流孔孔径对记忆合金自调式制冷器流量稳定性的影响
郭祥祥, 韩蓬磊
2021, 43(6): 607-613.
摘要 HTML阅读量 (51) PDF免费下载(24)
摘要:
本文通过理论计算和实验研究对不同节流孔孔径的记忆合金自调式制冷器流量稳定性进行了分析。理论计算表明：当制冷器受到相同扰动因素影响时，节流孔孔径越小的制冷器，流量越稳定；流量变化量随节流孔孔径增大呈线性增长趋势。实验研究中，制作了孔径分别为0.15 mm和0.25 mm的记忆合金自调式制冷器，将疲劳测试和振动测试作为扰动因素，对制冷器在29 MPa和22 MPa的流量进行测试，结果显示，孔径为0.15 mm的制冷器流量方差明显小于0.25 mm的制冷器。理论和实验研究均表明，缩小节流孔孔径的设计有助于提高记忆合金自调式制冷器的流量稳定性。

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