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2022年  第44卷  第3期

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综述与评论
PbS胶体量子点稳定性研究进展
赵逸群, 吴桢芬, 杨晓杰, 邓大政, 刘雪娥, 周惠群
2022, 44(3): 205-211.
摘要 HTML阅读量 (42) PDF免费下载(71)
摘要:
PbS胶体量子点由于其制备简单、成本低廉，在近红外波段通过调节尺寸就能改变带隙，在太阳能电池、红外探测、LED、生物成像等多个领域均有广泛的应用，但稳定性限制了其大规模推广。本文总结了影响PbS胶体量子点稳定性的机理，从制备、结构、保存、使用等多个环节探讨提高其稳定性的具体措施。提出进一步改进PbS胶体量子点稳定性的具体方法和原理，对其应用和发展具有一定的参考价值。
系统与设计
一种便携式外场用MRTD测试仪的研制
吴李鹏, 郭羽, 王学新, 刘瑞星, 杜萌, 王浩
2022, 44(3): 212-216.
摘要 HTML阅读量 (43) PDF免费下载(54)
摘要:
目前热像仪MRTD测试主要在室内，为了满足外场热像仪MRTD测试的需求，研制了一种便携式MRTD测试仪。文章主要阐述了仪器的研制原理、光学优化设计、结构设计及黑体组件等的设计要点。目前，该仪器已经用于外场环境的热像仪MRTD测试，结果准确。
基于统计窄谱带模型的油料火焰辐射光谱模拟
彭吴迪, 刘礼喜, 陈志莉, 唐瑾, 陈林, 胡天佑, 王皓文
2022, 44(3): 217-224.
摘要 HTML阅读量 (60) PDF免费下载(24)
摘要:
近年来油料火灾污染事故频发危害性极大，通过分析光谱特性来提取火灾信息已成为研究油料火灾事故的重要途径。目前国内外学者已建立了多种气体辐射和炭黑辐射的模型对燃料燃烧进行研究，但少有对火焰光谱进行建模深入分析燃烧污染产物光谱特征信息。本文搭建了油料火焰光谱测试平台，测量了单一尺度下酒精、92号汽油、95号汽油和0号柴油的火焰光谱，以及多尺度下0号柴油的火焰光谱。实验结果表明3种油料的火焰光谱相似，随着尺度的增大辐射亮度呈非线性增大。基于统计窄谱带法（statistical narrow band，SNB）构建了油料火焰光谱辐射模型，通过实验数据验证曲线拟合度达0.895。利用该光谱辐射模型计算出油料火焰大尺度下的平均辐射亮度与平均透过率、不同烟气浓度下的平均透过率，能为遥感探测火灾污染及反演污染物浓度提供帮助。
基于模态试验的PCB板结构动态性能的等效建模
汤贺鑫, 张巍, 管照阳, 刘愚, 郭小军, 罗凤旺, 李江, 张莹
2022, 44(3): 225-230.
摘要 HTML阅读量 (97) PDF免费下载(19)
摘要:
PCB因其基板内部结构的复杂性以及元器件种类众多且分布无规律性导致有限元模型建立困难，为此本文针对某车载热像仪主处理板上元器件的分布及结构特点，提出了一种基于自由模态试验数据的PCB板动态性能等效建模的方法。该方法对基板采用其原几何尺寸建立，对元器件的处理方式根据其物理属性以及在基板上分布特点按不同方法处理，最终需保持等效模型的质量与实际相等，并利用了自由模态试验数据以及最小二乘法推导出了基板的等效刚度以及泊松比的计算方法。通过正弦扫频试验获取主处理板的响应曲线，利用半功率带宽法计算前两阶响应对应的阻尼比，将阻尼比有限元分析软件中，获得等效模型数值计算的响应曲线，与试验的响应曲线对比，结果表明该等效建模方法满足实际工程需求，为类似产品的等效建模提供了可借鉴的思路。
基于日盲紫外成像探测器的光子计数算法研究
杨锋, 阮莹, 吕扬, 常文治, 顾燕, 赵维骏, 郭一亮, 杜非, 朱波, 焦国力, 王广真
2022, 44(3): 231-235.
摘要 HTML阅读量 (64) PDF免费下载(29)
摘要:
为了完成对日盲紫外电晕信号的定量分析，本文设计了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法来对成像系统所采集的图像进行量化分析。首先阐述了单光子探测的原理以及光子计数原理；然后设计了基于日盲紫外ICMOS的成像探测系统，为了满足荧光屏的余晖响应，优化了CMOS驱动，使得帧频可达390 fps；然后通过分析传统的连通域光子计数算法，提出了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法；通过仿真实验，可知该算法较传统的技术算法具有更高的准确性；最后通过对紫外灯源的实验，验证了所设计的光子计数算法可以在成像探测系统中硬件实现，并且计数的效果良好。
制导与对抗
Strategy of Barrel Roll and Decoy Deployment Against Infrared Air-to-Air Missile
ZHANG Nan, CHEN Changsheng, SUN Jingguo, LIANG Xuechao
2022, 44(3): 236-248.
摘要 HTML阅读量 (53) PDF免费下载(39)
摘要:
Evasive maneuvers and decoy deployment are effective measures against infrared (IR) air-to-air missiles for fighters. In this study, both aspects were considered: barrel roll maneuver and unpowered point source decoys. For practical purposes, the interference process, movement characteristics, and influence mechanism of the decoy on the missile guidance system are expounded, in which the conditions needed for the barrel roll maneuver and the force of the decoy are considered. In addition, the air-to-air missile is assumed to adopt the true proportional navigation law or augmented proportional navigation law, and the decoys are launched in the conventional mode or emergency mode. Linearized time-varying models and adjoint models for barrel roll maneuvers with decoy deployment influence on missile guidance precision are established. The correctness of these models was verified by a simulation result analysis and comparison. The miss distance is an important parameter for characterizing the performance of an air-defense missile. The average miss distance and percentage of maximum miss distance were proposed to analyze the adjoint model results. Based on the work mentioned above, the barrel roll rate and the transition step maneuver angle of the target aircraft, as well as the simultaneous launch quantity, the period between successive launches, and launch direction policy on the miss distance are analyzed to provide strategic references for fighters against IR air-to-air missiles.
材料与器件
红外低辐射膜的设计、制备与表征
韩建龙, 邱桂花, 张瑞蓉, 王雯, 王益珂, 谭东东, 于名讯
2022, 44(3): 249-254.
摘要 HTML阅读量 (43) PDF免费下载(37)
摘要:
为了降低红外探测技术对军事目标生存能力的威胁，研制了红外低辐射膜。设计并制备了基于一维光子晶体结构的红外低辐射膜，通过结构参数优化，改善了其红外波段反射性能，并降低了薄膜总厚度。采用红外椭偏仪测试了原材料Ge膜和ZnS膜的厚度和折射率，将测试结果带入设计结构，制备了8~12 μm发射率分别为0.045、0.097、0.174和0.346的红外低辐射膜。研究结果表明，通过结构优化，可制备出不同发射率的红外低辐射膜，满足武器装备不同辐射背景下的红外隐身要求。
图像处理与仿真
基于三次B样条小波变换和Franklin矩亚像素级图像边缘检测算法
李锦鹏, 熊显名, 曾启林, 胡怡威, 丁子婷
2022, 44(3): 255-261.
摘要 HTML阅读量 (41) PDF免费下载(25)
摘要:
为了满足精密测量和红外与可见光图像配准对图像边缘定位的高精确度和高抗噪性的要求，提出一种基于三次B样条小波变换和Franklin矩结合的亚像素级图像边缘检测算法。首先，利用三次B样条小波窗函数对图像边缘多层分解，根据小波模极大值原理对各层检测得到初始边缘信息，随后将其边缘点与多尺度范围下3×3邻域内的点进行比较，将模值和幅角相近的点保留，建立新的边缘图像。然后，建立亚像素边缘模型，根据Franklin矩旋转不变性原理，分析图像边缘旋转至一定角度之后各级Franklin矩之间的关系，得到计算亚像素边缘点的模板关键参数，将模板在小波变换得到的新边缘图像上移动并与其覆盖下的子图进行卷积运算，进而得到图像的亚像素级边缘点。实验结果表明，并与当下表现较优的3种算法进行对比，本文提出的基于三次B样条小波变换和Franklin矩结合的算法精确度更高且抗噪性更强，能够更好地满足对于红外与可见光图像配准稳定可靠及高精度测量的要求。
双重降维HOG结合SVM的快速手指静脉识别
褚洪佳, 陈光化, 汪凯旋
2022, 44(3): 262-267.
摘要 HTML阅读量 (34) PDF免费下载(18)
摘要:
为减少手指静脉识别时间，提出一种双重降维方向梯度直方图特征（Histogram of Oriented Gradient，HOG）结合支持向量机（Support Vector Machine，SVM）分类的手指静脉识别方法。针对传统HOG算法特征维数高的问题，首先通过Fisher准则衡量梯度方向区间HOG特征的分类能力，然后使用序列前向选择法挑选出分类能力较优异的梯度方向区间构建部分方向区间HOG特征，最后使用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）降维。在公开的手指静脉数据库FV-USM和THU-FV上使用SVM多分类器进行分类识别，实验结果表明：双重降维HOG方法相较于HOG+PCA方法提取的特征维数降低了40%，识别时间减少了29.85%，识别准确率分别为99.17%和100%，等误率分别为1.07%和0.01%。
模态自适应的红外与可见光图像融合
曲海成, 王宇萍, 高健康, 赵思琪
2022, 44(3): 268-276.
摘要 HTML阅读量 (115) PDF免费下载(51)
摘要:
为解决低照度和烟雾等恶劣环境条件下融合图像目标对比度低、噪声较大的问题，提出一种模态自适应的红外与可见光图像融合方法（mode adaptive fusion, MAFusion）。首先，在生成器中将红外图像与可见光图像输入自适应加权模块，通过双流交互学习二者差异，得到两种模态对图像融合任务的不同贡献比重；然后，根据各模态特征的当前特性自主获得各模态特征的相应权重，进行加权融合得到融合特征；最后，为了提高模型的学习效率，补充融合图像的多尺度特征，在图像融合过程中加入残差块与跳跃残差组合模块，提升网络性能。在TNO和KAIST数据集上进行融合质量测评，结果表明：主观评价上，提出的方法视觉效果良好；客观评价上，信息熵、互信息和基于噪声的评价性能指标均优于对比方法。
基于相关滤波的红外目标跟踪抗遮挡处理
张晋, 王元余, 林丹丹, 杜欣悦, 林宇, 兰戈
2022, 44(3): 277-285.
摘要 HTML阅读量 (47) PDF免费下载(56)
摘要:
针对传统的相关滤波算法在红外目标跟踪过程中，目标被完全遮挡后跟踪失效的问题，提出一种结合了多尺度滤波跟踪器和基于深度学习检测器的目标实时跟踪抗遮挡算法。首先使用跟踪器跟踪目标，计算目标的峰值响应强度并比较峰值响应强度与经验阈值的大小以判断目标是否被遮挡或跟踪丢失。然后当目标被遮挡或跟踪丢失时，停止更新跟踪器，由于目标被遮挡后再次进入画面的位置可能会发生巨大变化，并且跟踪器在整个图像中搜索目标的速度特别慢，因此在不降低跟踪精度和速度的情况下，后续帧中采用了检测器检测目标并得到多个目标框。利用检测器得到的目标框，分别利用跟踪器进行相关滤波，针对每个目标框得到一个峰值响应强度，其中峰值响应强度最大且超过经验阈值的目标框即为重新进入画面的目标。通过与多尺度相关滤波算法比较，所提算法在满足实时跟踪的情况下，能有效地解决红外目标被遮挡的问题，具有更高的鲁棒性和精确度。
基于低分辨率红外传感器的深度学习动作识别方法
张昱彤, 翟旭平, 聂宏
2022, 44(3): 286-293.
摘要 HTML阅读量 (104) PDF免费下载(32)
摘要:
近年来动作识别成为计算机视觉领域的研究热点，不同于针对视频图像进行的研究，本文针对低分辨率红外传感器采集到的温度数据，提出了一种基于此类红外传感器的双流卷积神经网络动作识别方法。空间和时间数据分别以原始温度值的形式同时输入改进的双流卷积神经网络中，最终将空间流网络和时间流网络的概率矢量进行加权融合，得到最终的动作类别。实验结果表明，在手动采集的数据集上，平均识别准确率可达到98.2%，其中弯腰、摔倒和行走动作的识别准确率均达99%，可以有效地对其进行识别。
无损检测
红外热成像技术在孔隙尺度下多孔介质相变过程表征中的应用与优化研究
王淑, 冷航, 陈彦伶, 王昌涛, 陈周林, 杨英英
2022, 44(3): 294-302.
摘要 HTML阅读量 (39) PDF免费下载(29)
摘要:
红外热成像技术是一种应用广泛、发展较快的新型数字化无损检测技术，但其目前仍存在测量精度较低、图像噪声影响较大、数据量巨大等缺点。本文利用红外热成像技术，在孔隙尺度下对多孔材料内石蜡和水的相变过程进行了表征，并对红外热成像测温精度和相界面的表征进行了优化。首先通过添加反射表面（褶皱的铝箔）获取测试过程中环境反射温度，以修正目标物体温度；同时通过引导滤波和主成分热像法（Principal component thermography, PCT）对红外热成像图片降噪，提高红外热像仪对温度场及相界面的检测精度。实验结果表明：环境反射温度修正法可以排除测试环境温度变化对红外测温结果的影响；引导滤波法选取合适的滤波半径和滤波参数后相界面轮廓更加清晰，并取得较好的降噪效果；主成分热像法除了降噪效果好，使相界面更清晰，并使处理数据量减少了4个量级。上述3种优化方法为红外热成像技术在孔隙尺度下多孔介质相变过程表征中的应用提供了技术支持。
锁相红外检测技术对耐候涂层厚度的评估
李波, 陈俊卫, 刘卓毅, 白洁, 樊磊, 张聪, 郭举富
2022, 44(3): 303-309.
摘要 HTML阅读量 (26) PDF免费下载(26)
摘要:
输变电设施的金属构件容易受温度、湿气等气候因素影响而发生侵蚀，因此通常需要在其表面喷涂耐候保护涂层。为了确保涂层厚度符合要求，需要对其进行检测。针对现有检测方法的不足，本文采用锁相红外无损检测技术对耐候涂层厚度进行检测与评估。首先采用制作的标准涂层试件对该方法测厚的原理与重复性进行验证，验证了该技术对涂层厚度的评估的可靠性与稳定性；其后采用厚度均匀过渡的耐候涂层试片进行测试，采用试片上定标点的相位值拟合出定标曲线，并利用该曲线测量出试片上验证点的厚度信息。实验结果表明，测量厚度与真实厚度误差在±5%以内，采用相位图像可以对耐候涂层厚度与均匀度进行有效测量与评估。
微光技术
低阻MCP在直流模式下的线性动态范围
姚文静, 刘术林, 闫保军, 赵高峰, 董永伟, 王志刚, 朱科军, 张斌婷, 温凯乐, 王玉漫, 谷建雨
2022, 44(3): 310-314.
摘要 HTML阅读量 (20) PDF免费下载(32)
摘要:
对国产低电阻微通道板（microchannel plate, MCP）在直流模式下的线性动态范围开展了详细研究。利用深紫外光源（低压汞灯）激发蒸镀有金阴极的MCP，获得较宽范围的输入电流，进而测试了与低阻MCP线性动态范围相关的各项参数，包括电阻、增益、传导电流以及最大最小输入电流等。结果表明：降低体电阻能够有效提高MCP的线性动态范围，其最大和最小输入电流之间跨越6个数量级；该低阻MCP在3种不同工作电压下，最大输出电流为传导电流的16%~19%，与国际上高输出技术MCP相比，性能相当，能够应用于相关领域。

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