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2016年 第11期

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综述与评论
InSb焦平面探测器的发展现状与趋势
赵建忠
2016, 38(11): 905-913.
摘要 PDF免费下载(57)
摘要:
本文通过对红外技术发展历程的回顾,简要介绍了锑化铟材料的一些基本特性,通过对国外主要锑化铟材料、探测器研制生产单位的产品、性能指标的分析,归纳出锑化铟材料、探测器的主要技术路线,并对未来锑化铟材料、探测器的发展趋势进行了分析.
材料与器件
石墨平台微结构的纳米级红外光谱表征
史云胜, 刘秉琦, 杨兴
2016, 38(11): 914-919.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
具有原子级光滑平面的石墨平台微结构是实现特殊功能微机电器件、微系统的重要基础.石墨微结构的化学信息表征对微机电器件、微系统的制备及性能有着重要的意义.先使用原子力显微镜获得形貌信息,再使用纳米级红外光谱对微结构的不同区域进行表征,获得了多个特征位置的红外光谱.通过对红外光谱的分析发现相对于其他位置,石墨平台表面具有非常有序的碳六元环结构,并且吸附的水分子最少.而石墨平台微结构的边缘由于悬键及微加工等原因是吸附水分子最多的位置,石墨基底由于微加工的破坏已经不具有碳六元环结构.这些信息为了解微结构的化学状态提供了帮助,明确所处环境对石墨平台微结构不同位置的影响,能够指导微机电器件的制备与应用.
系统与设计
啁啾型FBG温度测试系统的设计与实现
孙琪, 徐子奇, 刘智超, 王美娇
2016, 38(11): 920-923,968.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
为了实现长距离、大范围的温度在线监测,设计了基于啁啾调制技术的光纤布拉格光栅温度监测系统.采用线性啁啾结构获得更大回波带宽,从而在单根光纤上集成更多的FBG探测器.计算了光栅尺寸、啁啾系数与光栅周期的函数关系,设计了调制方式及范围.实验由宽带光源、光纤及耦合器、FBG探测器及F-P解调仪组成,调制范围为1530.0~1550.0 nm.对15℃~55℃内温度进行测试,测温结果与WR-220型温度探测器作对比,结果显示,均匀型FBG与啁啾型FBG的温度检测结果基本一致,精度均满足设计要求.但采用啁啾型FBG的系统回波带宽大,可调制能力强,单根光纤上可载入FBG探测器数量是均匀型FBG系统的3倍以上.该结构在不增加硬件的基础上提高了系统的测温能力,具有很好的实用性.
20×长波红外连续变焦热像仪光机系统设计
王红伟, 束慧琴, 陈吕吉, 严敏, 曾怡
2016, 38(11): 924-927.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
一款长波红外热像仪具有20:1的变倍比,采用机械补偿变焦方式实现热像仪18.5~367 mm范围内的连续变焦.本文对热像仪的连续变焦机构进行了设计.为保证光轴偏差满足要求,变焦机构内部的直线性和平行度、变焦机构与系统光轴间的平行度需进行精确调节.同时,通过调用温度补偿信息表可实现不同温度条件下的温度补偿和快速变焦,使热像仪具有较宽的温度范围.
大变倍比折射/衍射混合切换变焦光学系统设计
谢忠华
2016, 38(11): 928-934.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
设计了一种大变倍比折射/衍射混合切换式变焦光学系统.该光学系统的工作波段为3.7~4.8 mm,焦距为40 mm、120 mm和360 mm,变倍比为9:1.系统采用切换式变倍方式,长焦时无变倍组,系统透过率高,作用距离远,切换时间短.该系统采用衍射元件消色差,减少了透镜的使用数量,提高了系统的整体性能.该系统在红外搜索、侦察等领域得到广泛应用.
高低海拔地区地面目标可见光对比度对比分析
邹前进, 陈前荣, 郝永旺, 杨淼淼, 刘连伟, 姚梅
2016, 38(11): 935-937.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
高低海拔地区气象环境迥异,将对可见光目标背景对比度产生影响.通过分析高低海拔地区到达探测系统前目标可见光对比度随月份变化,得到高海拔地区目标背景对比度优于低海拔地区.分析了高海拔地区太阳直射照度随气象参数变化、高低海拔地区辐射参数随月份的变化,指出高海拔地区能见度是影响其目标背景对比度的主要因素.各个月份平均气象条件下高海拔地区目标背景亮度约为低海拔地区一倍以上,将使得在低海拔地区使用的可见光探测系统直接饱和.
图像处理与仿真
采用GPU并行架构的基于互信息和粒子群算法的异源图像配准
余春超, 杨智雄, 夏宗泽, 袁小春, 严敏
2016, 38(11): 938-946.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
对于异源可见光与红外图像配准,以互信息为相似性度量条件,以粒子群算法为搜索算法,在搜索空间中搜索极大值点,通过改变图像分辨率,由粗到精,逐步实现可见光图像与红外图像的配准,对粒子群算法、统计互信息和仿射变换3个部分的内在并行性,利用CUDA C语言实现GPU-CPU异构编程.实验证明,在不降低精度的前提下提高了算法效率,得到了很好的加速比,算法正确匹配率高,鲁棒性好,计算效率高.
基于单体扩张的端元提取算法
董安国, 韩雪, 龚文娟
2016, 38(11): 947-952.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
端元提取是高光谱混合像元分解的重要环节.为了提取高光谱图像的端元,本文基于线性表示理论与凸锥模型理论,论证了:与单体共面的单体外向量被单体的顶点向量线性表示时,表示系数必有负值,从而给出了理想情形下判别端元的充要条件,并在此基础上,针对非理想情形提出了一种提取端元的迭代算法.实验结果表明,算法提取端元的精度优于VCA算法、效率高于搜索算法,算法稳定性好,对噪声的敏感性低.
基于多区域的随机蕨在线目标跟踪算法
李婷, 赵文杰, 杨帅
2016, 38(11): 953-959.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
原始的随机森林跟踪算法,是以像素点的灰度值作为检测特征,在目标发生遮挡和旋转时,容易产生跟踪漂移,为此本文提出了一种基于多区域融合的随机蕨在线目标跟踪算法.首先将目标候选区域划分为多个子区域,然后采用基于积分图的随机蕨分类器对每个子区域的候选图像块进行分类,在跟踪过程中自适应地融合子区域分类结果以剔除被遮挡子区域对目标跟踪结果的影响,同时更新随机蕨特征和子区域图像块的选择.结合对TLD算法部分模块的改进,通过对不同视频序列进行测试,实验结果显示本文算法在跟踪大小320 pixel×240 pixel的视频序列时,跟踪速度达到20~30 frame/s左右,目标中心位置误差在30 pixels时,算法准确率可达到80%以上.
基于梯度计算的自动聚焦图像清晰度评价函数仿真分析
潘雪娟, 朱尤攀, 潘超, 韩娟, 李大庆, 张皓, 罗琳, 李泽民
2016, 38(11): 960-968.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
基于梯度计算的评价函数在自动聚焦系统中应用广泛,函数形式变化多样,本文基于图像梯度计算的数学原理,通过MATLAB仿真分析,对比了常见梯度类评价函数的性能,总结了梯度类评价函数应用中结合系统成像质量控制算法性能的方法.
基于红外图像的绝缘子串钢帽和盘面区域自动提取方法
付强, 姚建刚, 李唐兵, 汤成艳, 于浩祺, 胡淋波
2016, 38(11): 969-974,979.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
钢帽和盘面区域的自动提取,是绝缘子红外智能检测的基础.针对现有提取方法的不足,提出一种基于红外图像的绝缘子串钢帽和盘面区域自动提取方法:通过灰度化、双边滤波、OTSU二值分割,进行红外图像预处理;利用特定算法,实现绝缘子串自动定位;利用绝缘子串骨架的回归直线,进行图像角度校正;根据绝缘子串区域列宽分布,分割绝缘子串,提取绝缘子片;运用傅里叶描述子进行验证识别;分离钢帽和盘面,实现绝缘子串钢帽和盘面区域的提取.实验结果表明该方法可以准确地提取绝缘子串钢帽和盘面区域,为后期绝缘子故障智能诊断奠定基础.
高速红外TDI图像采集系统设计
赵云峰, 韩冰, 陈忻, 马贝, 夏晖, 饶鹏
2016, 38(11): 975-979.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
图像采集系统在红外时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)相机开发前期的验证与测试阶段发挥重要作用.介绍了一套以PXI硬件平台和LabVIEW软件平台为基础开发的图像采集系统.该系统采用模块化、多线程设计,具有高速数据采集和处理的能力.实验结果表明,系统最高达到约120Mbps的数据采集率,可完成8级TDI图像的高速实时处理与显示.该系统实现了对新型640×8中波红外数字式TDI探测器的数据获取,对新型探测器的应用有重要的技术支撑作用.
测量技术
太阳辐射对管道表面发射率测量影响分析
吴国忠, 李宏佳, 吕妍, 齐晗兵, 李栋
2016, 38(11): 980-983,989.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
发射率是影响管道表面散热损失一个重要物理量,其测量过程受环境影响较大,其中,太阳辐射是影响发射率测量结果的一个重要因素.本文从红外热像仪测温原理着手,根据表面辐射传输原理给出了管道表面发射率与辐射能量之间的关系,修正了测量管道表面发射率的方法,通过实验研究了太阳辐射对管道表面发射率测量的影响.结果表明太阳辐射对管道表面发射率测量影响较大,其测量偏差超过25%.
探测器温度对非制冷红外热像仪人体测温的影响与修正
姚婷, 梁成文, 李凯扬
2016, 38(11): 984-989.
摘要 PDF免费下载(26)
摘要:
非制冷红外焦平面热像仪用于人体测温时,需要红外热像仪具有较高的测温精度.而针对非制冷红外热像仪,随着环境温度以及吸收红外辐射的增加,将会产生较为严重的温度漂移现象,这会影响到红外探测器的响应特性,从而导致测温精度受到一定的影响.为了消除这一影响,提出了一种新的校准方法,该方法可以实现探测器温度在10℃~50℃之间变化时对非制冷红外热像仪的高精度校准.同时,对该校准方法的效果进行实验验证.结果表明:经过校准后的红外热像仪,探测器温度漂移对测温精度的影响明显降低.
制冷技术
高德红外RS058旋转式斯特林制冷机设计及性能
王天太, 王立保, 张满春, 孙超, 邓鹏, 程成, 余波, 潘奇
2016, 38(11): 990-995.
摘要 PDF免费下载(35)
摘要:
斯特林制冷机被广泛用于机载、舰载、装甲车等项目的红外武器装备上,是现代国防非常重要的尖端技术产品之一,实现高性能斯特林制冷机的国产化具有重要战略意义.RS058是高德红外研制的微型旋转式斯特林制冷机系列产品之一,适合中面阵、大面阵探测器使用,本文主要论述制冷机的设计方法及实际性能.在现有0.5 W@77 K规格制冷机的基础上,结合了包括热力学、动力学和驱动控制等在内的理论计算和试验验证,RS058实现了更好的制冷性能,卡诺效率达到6.20%,能够满足制冷红外探测器的使用和国产化需要.

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