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2016年 第4期

综述与评论
应用于红外搜索跟踪和态势感知系统的全景成像技术
陈洁, 张若岚
2016, 38(4): 269-279.
摘要:
本文指出红外全景成像技术应用于搜索跟踪和态势感知系统的优势,提出了该类系统的几种主要全景成像方案,对各方案逐一介绍,列举典型应用实例说明,进行技术分析,对比了几种主要的全景成像方案的特点和应用领域,概括了全景成像系统的支撑关键技术,并展望发展趋势.
应用于红外成像导引头的非制冷焦平面探测器
李煜, 白丕绩, 陶禹, 袁名松
2016, 38(4): 280-289.
摘要:
随着非制冷探测器技术的迅猛发展,中大规模、高灵敏度的非制冷焦平面器件实现工程化应用.使用非制冷焦平面器件的红外成像导引头具有效费比高、结构紧凑、易维护等优点,已成为红外成像导引头的重要成员之一.介绍了国内外几款采用非制冷红外成像导引头的反坦克导弹、精确攻击导弹、精确炸弹、反舰导弹,以及所使用的非制冷焦平面器件的性能参数,总结了用于红外成像制导系统的非制冷焦平面器件的特点及发展趋势.
系统与设计
红外成像系统冷反射的定量分析
任国栋, 张良, 兰卫华, 潘晓东
2016, 38(4): 290-295.
摘要:
冷反射指红外系统中制冷型探测器能"看到"自身的反射像的现象.制冷型红外光学成像系统在进行设计时需要对冷反射进行严格控制,所以准确、迅速地进行冷反射分析就显得十分重要.利用噪声等效温差(NETD)的定义推导出冷反射信噪比公式;利用ASAP和Code V对冷反射进行仿真分析;用Code V选择出冷反射比较严重的光学面;将系统在ASAP中建模,并赋予系统模型合理的光学属性,通过光线追迹得到像面"冷斑"的大小和平均辐照度.把仿真结果带入冷反射信噪比公式中计算出各个表面以及系统总的冷反射信噪比大小.最后,以某红外单镜头为例,对其冷反射进行了仿真分析和成像实验,仿真结果与实验现象基本一致.
透射式双波段红外搜索跟踪系统光学物镜
焦明印, 陈秀萍, 李军琪, 张林, 郑常青
2016, 38(4): 296-299,304.
摘要:
给出了一种适用于红外搜索跟踪系统的透射式双波段(中波/长波)光学物镜,两个波段的相对口径均为1/1.3,工作波段分别为3.7~4.8μm和7.5~10.5μm,视场为±1.75°.为提高光学透过率,物镜采用会聚光路分光,每个波段仅有4片透镜,其中各有2片采用了衍射光学表面,实测两个波段的光学透过率(含分光镜)均大于70%.
材料与器件
512×512元帧转移EMCCD图像传感器
白雪平, 郑渝, 李金, 刘芳, 陈于伟, 汪朝敏
2016, 38(4): 300-304.
摘要:
采用埋沟、三层多晶硅、两次金属工艺,研制出正照EMCCD器件.器件的像元尺寸16μm×16μm.器件在-20℃下工作,读出频率10 MHz,倍增增益可达1000倍以上,探测灵敏度5×10-4 lx.
台面PN结InSb红外探测器响应时间研究
马启, 邓功荣, 苏玉辉, 余连杰, 信思树, 龚晓霞, 陈爱萍, 赵鹏
2016, 38(4): 305-309.
摘要:
分析了光伏InSb探测器响应时间与量子效率、反向饱和电流的关系,设计出量子效率为0.61~0.56、响应时间为20~60 ps的锑化铟(InSb)红外探测器,实验制备了台面p+-on-n结构的探测器.通过I-V、C-V测试验证了制备的器件物理参数与设计值吻合.采用脉冲响应测试了InSb探测器的响应时间(0.3?s),由于封装和其他分布电容的限制,响应时间测试值与理论计算值存在差距.
铟凸点对倒装互连影响的研究
杨超伟, 闫常善, 王琼芳, 李京辉, 韩福忠, 封远庆, 杨毕春, 左大凡, 赵丽, 俞见云
2016, 38(4): 310-314.
摘要:
制作了2种形式的铟凸点:即直接蒸发沉积的铟柱和将铟柱回流得到的铟球.分别讨论了铟柱和铟球对倒装互连的影响,着重讨论了铟球和铟柱分别和芯片倒装互连后的剪切强度,结果发现在互连未回流的状态下铟球的剪切强度是铟柱的1.5倍,回流后铟球的剪切强度是铟柱的2.8倍.此外,分析讨论了长时间放置在空气中的铟球对倒装互连的影响,结果发现长时间放置在空气中的铟球和芯片互连后,器件的电学与机械连通性能会受到很大的影响.
InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器量子效率计算研究
张磊, 张亮, 张小雷, 姚官生, 彭震宇
2016, 38(4): 315-318,324.
摘要:
首先分析了量子效率计算的相关理论,然后分析利用红外中波InAs/GaSbⅡ类超晶格材料进行光伏探测器研制,在对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用理论分析和测试数据计算出研制器件的实际电流响应率,再将实际电流响应率与理论分析的电流响应率相比,同时消除芯片表面SiO2钝化层光学透过率的影响,计算出器件对红外波段2~6?m辐射响应的量子效率最高可达35%,达到了国外同类型器件响应的量子效率指标.本文的研究为评价InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器的光电转换性能提供了一种有效的方法.
图像处理与仿真
基于局部能量匹配的红外偏振图像融合
杨风暴, 赵艳霞, 吉琳娜, 刘英杰, 董安然
2016, 38(4): 319-324.
摘要:
针对红外偏振融合后图像边缘模糊不清和细节信息不明显等问题,本文提出了一种基于局部能量匹配的红外偏振图像融合方法.首先,融合偏振角图像和偏振度图像得到偏振特征图像;然后运用非下采样剪切波变换(NSST)把偏振特征图像和光强图像分解为低频子带和高频子带,运用顶帽(Top-hat)变换处理偏振图像的低频信息,提取目标;最后采用基于局部能量匹配和局部方差相结合的融合规则融合低频子带和高频子带.实验结果表明,本文算法与NSCT算法相比较,融合后图像的整体互信息值提高了8.7%,方差提高了3.9%,很好的保留了图像的细节信息.
引入判别准则的主动轮廓分割模型
赵方珍, 丁德红, 李立信, 卢利莉
2016, 38(4): 325-332.
摘要:
基于区域信息的主动轮廓模型应用在图像分割中,难以使初始轮廓线的鲁棒性和分割强度异质图像的能力实现有效统一.针对这一缺陷,根据Fisher判别准则,在基于全局区域信息和局部区域信息的主动轮廓模型的基础上,对局部区域信息项进行了变换以及引入了判别准则,得到了一种改进的基于区域信息的主动轮廓模型.改进的模型不仅增强了初始位置的鲁棒性,而且可以有效处理强度异质图像,通过实验检验了该模型的性能.
基于形态学滤波的红外图像背景补偿
李武周, 余锋, 王冰, 胡琥香, 周长荣
2016, 38(4): 333-336.
摘要:
天空背景的红外辐射特性与观测天顶角有关,造成具有天空背景的红外图像背景亮度不均匀,影响了红外图像后续处理.针对红外图像天空背景亮度不均匀的特点,提出了一种基于形态学滤波的红外图像背景补偿方法,并采用了一种简单的自动全局阈值处理方法对背景补偿效果进行了实验验证,结果表明,该方法能够很好的解决红外图像天空背景亮度不均匀的问题.
一种基于前后向误差比较的检测跟踪遮挡方法
吕高杰, 毛鑫, 胡银记, 贾聪乐
2016, 38(4): 337-341,347.
摘要:
目标跟踪中准确的遮挡检测对于跟踪算法适应性的提高至关重要.针对传统的遮挡检测方法对局部遮挡等情况判断准确度低、适应性差的问题,提出一种基于前后向误差比较并辅以区域标准差比较的方法的跟踪遮挡检测方法.该方法对目标在时序上进行前向和后向跟踪,通过比较前向跟踪和后向跟踪的轨迹误差并结合最佳匹配区域标准差的进行特征性检验确定是否发生了跟踪遮挡.相对于传统的跟踪遮挡检测方法,其优越之处在于克服了相似性阈值选择不当引起的目标跟踪遮挡判断不准确及适应性不强的问题.实验证明,本文提出的方法能够实现对目标跟踪遮挡的有效检测.
红外应用
THZ时域光谱技术在生物DNA鉴定中的应用
王芳, 蔡蒙, 刘云飞
2016, 38(4): 342-347.
摘要:
利用太赫兹时域光谱技术研究了松材线虫、拟松材线虫、鲱鱼、鲑鱼和白杨等不同DNA分子的吸收光谱,分析发现:随着样品厚度的减少,吸收峰会发生简并现象;折射率也会随着样品厚的增加而增加.通过比较不同DNA分子的吸收谱还发现:相似物种DNA分子比不同物种具有更多重合的吸收峰,推测这跟DNA分子内碱基排序有关.在DNA检测方面,傅里叶红外光谱仪和太赫兹光谱仪配合使用,可以从光谱的宽度和精度上互补,发挥更大优势.最后得到几种不同DNA分子所有吸收峰位置,这为今后建立DNA太赫兹光谱数据库和鉴别DNA大分子奠定基础.
部分云覆盖下红外辐射传输模型及对火山灰云的敏感性研究
赵营营, 朱琳, 孙文彬, 李文杰
2016, 38(4): 348-355.
摘要:
针对我国新一代地球同步气象卫星FY-4的预期发射和数据应用,本文借助与FY-4卫星成像仪类似的Meteosat-8卫星的SEVIRI仪器数据资料开展先期研究,建立了一种部分云覆盖条件下红外辐射传输模型,模拟了不同大气条件、火山灰云高度、有效云量和观测天顶角情况下卫星观测的红外通道的亮度温度的变化.美国标准气候态大气廓线和火山灰区实时大气廓线两种模拟结果都表明,模型模拟的8.3~9.1μm,9.8~11.8μm,11~13μm,12.4~14.4μm的入瞳亮度温度对云高度、有效云量较为敏感,基本呈线性相关;卫星天顶角对模拟的辐射亮温的影响相对较小.通过不同大气廓线状态和火山灰云发射率情景下的测试结果表明,只有同时考虑大气条件和火山灰云通道发射率的差异后,模式才能够较好地模拟出火山爆发情景下火山灰云中酸性物质在11μm和12μm的反吸收特性.与大气条件相比,通道的发射率差异对火山灰云的遥感建模更为重要.因此,可在传统的分裂窗通道的基础上,通过热红外多通道亮温及亮温差异信息联合反演火山灰云高度和有效云量等因子,提高部分覆盖下火山灰云的微物理参数的反演精度.本研究为建立基于我国新一代静止气象卫星FY-4数据的火山灰云浓度定量反演模型提供了理论基础.