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2014年 第10期

综述与评论
阵列型图像传感器模数转换技术
陈楠, 姚立斌
2014, (10): 769-776.
摘要:
阵列型图像传感器的信号读出方式对整个传感器的性能有较大的影响。在新型的数字化图像传感器中,光电信号的多路传输在数字域实现,实现了信号的无损传输,提高了图像传感器的通道隔离度及抗干扰能力。模拟数字转换器(ADC)是数字化图像传感器的重要组成部分,其性能对整个成像系统的性能有重大影响。以阵列型图像传感器对ADC的要求入手,分析了ADC各性能参数对阵列型图像传感器性能的影响,介绍了数字化图像传感器的各类结构及适用于阵列型图像传感器的不同ADC及其实现方式。CMOS工艺技术的发展使得像素级ADC技术进入实用化阶段,像素级ADC技术可以利用数字积分技术有效提高图像传感器的动态范围,使得光电信号积分及多路传输都在数字域进行,极大地提高了图像传感器的性能。
高速变焦液体透镜的发展动态综述
石广丰, 杨彬, 史国权, 徐远哲
2014, (10): 777-781,786.
摘要:
高速变焦液体透镜是光学成像领域内新兴的一个研发热点。首先从微流控方法和机理的角度介绍了近几年国内外学者研究的高速变焦液体透镜技术,阐述了相关技术特点和发展趋势。最后,对高速变焦液体透镜技术在军、民若干领域的具体应用进行了分析,对该技术的前景和面临的挑战进行了展望。
系统与设计
基于Zernike模式法的变形反射镜补偿面型求解方法
周晓斌, 栾亚东, 焦明印, 张宣智, 杨子建
2014, (10): 782-786.
摘要:
针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时,补偿面型求解的复杂性,借助波前补偿原理,提出利用变形反射镜对系统Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合Zernike模式法复原波前,利用CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例,仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法,加深对自适应光学原理的认识。
合成正交相位解调FTIR光谱仪仿真模型与性能研究
谢运涛, 张玉钧, 程玉宝, 邵立, 李宏斌, 张恺
2014, (10): 787-790.
摘要:
利用光程差变化信息对红外干涉图进行非线性校正可以有效降低干涉仪动镜非匀速运动对傅里叶变换红外光谱仪性能的影响。在合成正交相位解调的光程差信息反演方法基础上,建立了基于该方法的红外干涉图非线性校正FTIR光谱仪仿真模型。对该模型的性能参数进行了仿真分析,仿真结果表明了合成正交相位解调方法的有效性。
便携式双传感器夜视镜壳体可靠性分析与设计
孟瑞, 邱亚峰
2014, (10): 791-795.
摘要:
便携式双传感器夜视镜是一种应用于军事作战中的重要仪器,而作为其核心零部件--壳体,必须保证在复杂作战环境下不会发生过量变形及应力集中,以免造成仪器失效。从选择该仪器壳体材料和建立模型着手,考虑夜视镜壳体上所受其他零部件给予的等效压力及弯矩,对其在2种极端的环境下进行仿真分析,得到-30℃及70℃两种情况下壳体所受最大应力及应变,并分析是否能够满足使用要求。
光电经纬仪红外图像自动化分区畸变校正
王方雨, 何昕, 魏仲慧
2014, (10): 796-800.
摘要:
针对光电经纬仪短焦、大视场红外图像光学、机械、设备组装引入畸变较大的情况,借助光电经纬仪硬件平台,设计了自动打点控制、图像采集程序,并使用了分区修正靶面畸变的算法。试验表明:分区后,使用最小二乘法迭代模型系数,用于后续的精度计算,可以显著提高全视场测角精度。原有的人工打模型点时间为3.5 h,使用伺服自动控制打模型点方法后,可以在20 min内完成。
图像处理与仿真
结合博弈论的马尔可夫随机场红外图像分割
王坤, 张恺, 王力, 诸葛晶昌
2014, (10): 801-806.
摘要:
电路板红外图像芯片提取是电路板红外图像故障检测系统中的重要环节,已成为红外图像分割领域关注的一个重点。传统的芯片发热区域提取方法大多需要人工干预,且分割效果不理想,容易丢失边缘信息,导致细节特征不明显。针对以上缺陷提出一种结合博弈论的改进马尔可夫随机场分割算法。首先用现有的OTSU算法对图像进行粗分割,将图像分为两个子集(背景域和目标域),然后利用马尔可夫随机场(MRF,Markov Random Field)理论建立图像分割模型,最后利用结合博弈理论的MMD(Modified Metropolis Dynamics)算法,根据模型分别对每个子集进行细致分割,提取核心发热区域。实验表明,改进算法应用在电路板芯片发热区域提取时,能够较好地抑制噪声,准确处理边缘信息,与传统算法相比,在视觉效果和客观数据上都有很大的提高,具有一定的准确性和鲁棒性。
基于核DCV算法的主动近红外人脸识别方法
俞红兵, 乔亚
2014, (10): 807-811.
摘要:
针对人脸识别领域存在的受环境光照变化影响大的问题,分析了各种主动成像方法的特点以及人脸皮肤的光谱反射特性,提出了使用近红外LED灯作为主动光源,选用近红外滤光片配合CCD相机完成人脸图像采集,并综合运用可鉴别共同向量方法(DCV)和核投影方法进行人脸特征提取。该特征提取方法同时解决了核投影方法面临的大样本问题和可鉴别共同向量方法面临的样本维数较高问题,减少了计算复杂性,提高了特征提取的效率和准确度。仿真结果表明基于核DCV的主动近红外人脸识别方法有利于消除光照影响、提高识别效率。
基于双边滤波的Harris角点检测
毛晨, 钱惟贤, 顾国华, 李超
2014, (10): 812-815,819.
摘要:
角点是图像重要的特征之一。角点检测在图像处理和计算机视觉中起着重要的作用。原始的Harris角点检测不具有尺度不变性且常常将噪声作为角点,为了解决此问题,结合尺度空间理论和双边滤波的思想,对原始的Harris算法进行了改进。改进的算法加入高斯核,让算法具有尺度性,加入双边滤波,对检测的对象去噪保边,提高了检测精度。利用该算法,也可以快速准确地自动实现了对一定区域的棋盘格角点检测与提取。实验证明,该改进算法有较高的检测精度、准确率和稳定性,达到了预期的效果。
基于Sigmoidal函数最小二乘拟合的一维图像边缘检测方法
余皓, 刘秉琦, 应家驹, 胡文刚
2014, (10): 816-819.
摘要:
在线阵 CCD 检测系统中,图像的边缘检测是关键技术之一。传统阈值比较法容易受到随机噪声的干扰,为了减少这种干扰,提出了一种基于Sigmoidal函数最小二乘拟合的一维图像边缘检测方法。利用Sigmoidal函数对图像边缘区域内所有点的灰度信息进行最小二乘拟合,能够有效避免单个信号点上的噪声对测量结果的影响。对拟合函数一阶求导,并寻找其一阶导数最大值对应点,该点即为图像的边缘位置。实验分别采用阈值比较法和基于Sigmoidal函数最小二乘拟合法,对采集图像的边缘位置检测结果进行比较,实验结果表明,基于Sigmoidal函数拟合方法稳定性好,具有较高重复精度,能够有效抑制系统随机噪声的影响,具有较好的检测效果。
一种改进的联合点特征与灰度特征的红外图像配准算法研究
赵德利, 朱尤攀, 吴诚, 李泽民, 曾邦泽, 罗琳, 杨鹏伟, 王冰, 李燕
2014, (10): 820-826.
摘要:
在研究红外图像成像原理与特征、传统红外图像配准方法的基础上,提出了一种改进的联合点特征与灰度特征的红外图像配准算法。首先采用经典的Harris角点检测算法提取一次角点,在一次角点的基础上对其进行下降排序,对排序结果进行不同份数的等分并提取每一部分的中间值,最后根据图像配准需求有效利用中值选择不同的特征点;该算法充分利用环形区域的旋转不变性和特征点区域灰度差异性很小的原则进行特征点匹配。实验结果表明该算法能够提取出更加精确的匹配点,能够有效的完成红外图像配准。
基于改进二值模式的图书文档图像分类
张敏
2014, (10): 827-831.
摘要:
在分析针对局部二值模式进行降维方法的基础上,提出了一种改进的局部二值模式描述符,并用于图书文档图像分类。新方法首先将原局部邻域划分为多个4-正交邻域,然后统计4-正交邻域二值化后所包含的“1”的个数作为特征,最后融合所有4-正交邻域特征进行图像分类。采用广泛应用的纹理图像库、前视红外目标图像库和图书文档图像库进行实验,结果表明,新方法的特征维数不但明显降低,而且还取得了较高的分类准确率。
材料与器件
碲镉汞干法刻蚀速率的微负载效应研究
龚晓丹, 韩福忠
2014, (10): 832-835.
摘要:
报道了碲镉汞干法刻蚀技术的刻蚀速率的一些研究结果。在同样的刻蚀条件下,当刻蚀区域的图形面积过小,刻蚀剂不易进入刻蚀区域,生成物也不易快速转移出去,使刻蚀速率变慢,这种效应可以等效于刻蚀的微负载效应。而当刻蚀区域的面积过大,刻蚀剂很快被消耗,也会使刻蚀速率变慢,这种效应称为负载效应。采用在同一碲镉汞芯片上制作不同刻蚀面积区域进行刻蚀,比较不同刻蚀面积对刻蚀速率的影响。
制导与对抗
一种红外导引头成像自适应非均匀性校正方法
张燕, 史要涛, 武春风, 于翠萍, 柯才军
2014, (10): 836-840.
摘要:
在红外成像制导应用中,为满足长周期免拆卸贮存的应用需求,红外导引头非均匀性的研究越来越多的集中于采用自适应的校正方法来代替传统的参考源的非均匀性校正方法。针对传统基于神经网络的自适应非均匀性校正算法容易造成“鬼影”的问题,提出了一种改进的红外导引头成像自适应非均匀性校正算法。该方法在传统神经网络非均匀性校正的基础上,进行了4点实用化的改进:首先,通过对图像运动判断,避免场景静止时的过学习;其次,采用自适应学习率,避免细节丰富区域的过学习;然后,利用双边滤波求期望目标的评估,减少细节的损失;最后,通过判断误差函数的波动量来决定是否对偏置进行更新。实验结果表明,该方法在校正精度、收敛速度和稳定性方面均优于传统的神经网络校正算法。
太阳直射条件下红外数码迷彩设计及其红外特性研究
唐晓杰, 沈卫东, 宋思洪, 曹春兰, 邵锦萍, 贾瑞正
2014, (10): 841-843.
摘要:
为解决当前红外数码迷彩在太阳直射条件下的红外隐身失效问题,从目标表面蒙皮颜色、厚度以及粗糙度3个方面设计了一种新型的红外数码迷彩蒙皮,并进行红外隐身效果测试。结果发现:此种红外数码迷彩蒙皮在太阳直射条件下具有明显的红外分割效果,为实现武器装备的红外隐身提供了一种新的技术手段参考。
微光技术
强光对超二代像增强器图像的干扰研究
王冰, 赵威, 柴国庆, 胡启立, 李晓龙
2014, (10): 844-848.
摘要:
通过开展非相干强光对高性能超二代微光像增强器的饱和干扰实验,得到了非相干强光对高性能超二代微光像增强器的干扰现象,对其干扰图像、干扰过程和干扰后恢复情况进行了分析,研究了强光辐射对微光像增强器电子增益的影响,分析了干扰光辐射照度与干扰形成光斑尺寸之间的关系。
红外应用
缺陷红外诊断的热激励方式对比研究
贾文抖, 范春利, 孙丰瑞, 杨立
2014, (10): 849-855.
摘要:
热激励方式的合理选择是保证主动缺陷检测以及定量识别效果的前提。建立了一个用于分析不同热激励方式下缺陷试件红外检测表面温度分布规律的二维导热模型。针对几种常见热激励方式,通过改变加热面积、加热位置及热流密度来改变热激励的施加方式,系统地分析了带有缺陷的试件在施加不同热激励时红外检测表面的温度分布规律,发现在多个相邻边界面施加热激励时可获得较好的缺陷识别加热效果。