高级检索
ENGLISH

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2024年  第46卷  第1期

栏目
  上一期 | 下一期 
显示方式:
综述与评论
超表面在微测辐射热计中的应用
杨君, 袁俊, 杨春丽, 王文金, 张杰, 李华妮
2024, 46(1): 1-11.
摘要 HTML阅读量 (44) PDF免费下载(100)
摘要:
超表面突破了传统自然材料的电磁特性限制，同时也解决了三维超材料难以加工实现等瓶颈问题，使器件朝着集成化，小型化，低成本，可调谐的方向不断发展。目前超表面已在许多领域得到了较为广泛的应用，在探测器领域也越来越受到人们的重视，通过独特的材料、结构设计，超表面可有效完成电磁波各项特性的精确调控，通过超表面的集成，微测辐射热计在光吸收增强，器件波段选择改善等方面有了更多的可能性。本文针对超表面及其在微测辐射热计上的应用研究进行了阐述，展现了超表面在这一领域的发展趋势和广阔前景。
系统与设计
自适应增益光电探测电路设计
李新东, 王娟, 冯宗鑫, 师韩冰, 王坤
2024, 46(1): 12-19.
摘要 HTML阅读量 (18) PDF免费下载(37)
摘要:
在激光模拟实兵对抗系统中，为解决传统光电探测电路受环境影响大，系统不稳定、检测效能低的问题，设计了一种基于单片机的增益自适应光电探测电路。在传统光电探测电路的基础上改用两个对称分布的跨阻放大反馈电路，消除光电探测器偏置分量，抑制前置放大电路的系统噪声；采用自动增益控制电路使不同射击距离下输出信号幅值保持稳定；采用多级滤波的方式去除信号的直流分量并有效抑制背景噪声，为信号的进一步处理提供准备。通过实验验证与TINA-TI仿真分析结果表明，该光电探测电路可以实现增益自适应变化，在不同入射距离下输出电压幅值基本稳定在2 V左右。其性能明显优于传统固定增益电路，极大地提高了对光电信号的探测能力，该结果验证了本文提出的光电探测电路设计的科学性和可行性。
大视场小型无热化长波红外镜组设计
肖纳川, 孙拓, 胡力允, 赵永权, 王双保, 徐智谋, 张学明
2024, 46(1): 20-26.
摘要 HTML阅读量 (65) PDF免费下载(39)
摘要:
跟随红外镜头小型化、大视场化的趋势，利用ZEMAX设计了一款大视场无热化小型长波红外镜组。系统匹配384×288@17μm的非制冷型长波红外探测器，工作波段为8~12 μm。系统F数为1.6，相比于传统红外镜头，视场角更大，全视场达72°，尺寸更小，总长仅为6.96 mm。主镜头仅用3片镜片，通过两种红外光学材料的搭配以及6面非球面实现像差的校正和光学系统的无热化，工作温度范围覆盖－40~60℃。仿真结果表明，在空间频率15 lp/mm处，全视场的调制传递函数大于0.5，空间频率30 lp/mm处，全视场调制传递函数大于0.15。同时为了增大红外探测器的填充因子，提高能量利用率，在系统中搭配设计了放置于红外传感器前的微透镜阵列。实现了红外光学系统的小型化，为红外热像仪在智能手机上的应用提供了解决方案。
红外与可见光双模导引头光学系统设计
吕阳, 辛宏伟, 康玉思, 贺玉坤, 陈长征
2024, 46(1): 27-30.
摘要 HTML阅读量 (50) PDF免费下载(49)
摘要:
为了提升导弹在复杂环境下的寻的制导能力，设计了一种红外与可见光双模式导引头光学系统。该方案中采用分光镜透射红外光反射可见光，使结构布局更加紧凑，实现红外与可见光共口径，同时配合红外材料选取，实现光学被动消热差设计。中红外模式视场角3°×2.3°，可见光模式视场角5°×4°，工作温度20℃条件下，双模式在截止频率处，MTF（Modulation Transfer Function）值均大于0.4。红外与可见光双模式光学系统适合应用于复杂环境的导弹制导，对温度有良好的适应性，具有较好的成像质量，满足系统的性能要求。
大口径热不敏星敏感器光机设计与分析
刘永清, 高天元, 韩旭
2024, 46(1): 31-35.
摘要 HTML阅读量 (37) PDF免费下载(25)
摘要:
为满足大口径长焦距星敏感器的需求，对一种大口径热不敏星敏感器进行光机设计，根据指标要求，对热不敏系统进行光机热集成分析。使用MSC.Patran软件对主次镜结构施加温度载荷，计算出主次镜结构的热弹性变形，先利用MSC.Nastran软件计算热变形后节点的刚体位移，再利用Sigft光机接口软件分析得到变形后主次镜表面的Zernike多项式系数。将结果导入Zemax中，预判镜片面型变化以及刚体位移对弥散斑、光轴漂移量及波像差的影响。最后通过在20℃±5℃的温度范围内装调测试验证了系统性能满足指标要求以及光机热集成分析的准确性，提供了一套准确快捷的光机热集成分析流程。
锗基长波红外圆锥形微结构减反射性能
汤克彬, 李珊, 李初晨, 毛科, 张顺关, 曾绍禹
2024, 46(1): 36-42.
摘要 HTML阅读量 (30) PDF免费下载(13)
摘要:
锗是重要的红外光学材料，为减小锗表面的菲涅耳反射损耗，提高光利用率，研究了锗基底圆锥形微结构的减反射性能。基于时域有限差分法（Finite Difference Time Domain），并采用单因素法研究了微结构的占空比、周期、高度等结构参数与入射角在8~12 μm长波红外波段对反射率的影响，确定了微结构在低反射情况下较优的结构参数组合，其在整个波段范围内的平均反射率低于1%，远低于平板锗结构的35.47%，在9~11 μm的波段范围内反射率低于0.5%，且光波在40°范围内入射时，圆锥形微结构的平均反射率仍然较低。将优化的圆锥形微结构与平板结构进行了对比，从等效折射率、反射场分布和能量吸收分布3方面进一步证实了圆锥形微结构在整个波段范围内优异的减反射性能。
图像处理与仿真
YOLOv5-LR：一种遥感影像旋转目标检测模型
高明明, 李沅洲, 马雷, 南敬昌, 周芊邑
2024, 46(1): 43-51.
摘要 HTML阅读量 (35) PDF免费下载(23)
摘要:
真实遥感图像中，目标呈现任意方向分布的特点，原始YOLOv5网络存在难以准确表达目标的位置和范围、以及检测速度一般的问题。针对上述问题，提出一种遥感影像旋转目标检测模型YOLOv5-Left-Rotation，首先利用Transformer自注意力机制，让模型更加注意感兴趣的目标，并且在图像预处理过程中采用Mosaic数据增强，对后处理过程使用改进后的非极大值抑制算法Non-Maximum Suppression。其次，引入角度损失函数，增加网络的输出维度，得到旋转矩形的预测框。最后，在网络模型的浅层阶段，增加滑动窗口分支，来提高大尺寸遥感稀疏目标的检测效率。实验数据集为自制飞机数据集CASIA-plane78和公开的舰船数据集HRSC2016，结果表明，改进旋转目标检测算法相比于原始YOLOv5网络的平均精度提升了3.175%，在吉林一号某星推扫出的大尺寸多光谱影像中推理速度提升了13.6%，能够尽可能地减少冗余背景信息，更加准确检测出光学遥感图像中排列密集、分布无规律的感兴趣目标的区域。
基于自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法
马群, 赵美蓉, 郑叶龙, 孙琳, 倪锋
2024, 46(1): 52-60.
摘要 HTML阅读量 (30) PDF免费下载(34)
摘要:
红外图像普遍存在对比度低、细节不清晰、边缘特征不突出等问题。针对这些问题，本文提出了一种自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法。采用引导滤波将红外图像分解为背景层和细节层；然后采用自适应阈值邻域条件直方图结合对比度受限直方图均衡方式，对背景层图像进行灰度压缩和对比度增强；接着利用引导滤波的中间计算结果构造滤噪掩模，在对细节层进行增强的同时有效滤除背景噪声；最后将背景层和细节层处理结果进行线性融合得到细节增强后红外图像。主观评价和客观数据计算表明，本文提出的红外图像细节增强算法无须手动调节参数即可实现对各类场景的自适应，可以在抑制噪声的前提下，有效增强图像细节，并提升图像整体对比度水平。对算法进行了嵌入式移植，显示效果和资源占用表明算法具有很强的工程化应用水平。
基于双通道多尺度特征提取和注意力的SAR与多光谱图像融合
种法亭, 董张玉, 杨学志, 曾庆旺
2024, 46(1): 61-73.
摘要 HTML阅读量 (33) PDF免费下载(12)
摘要:
图像融合的根本任务是提取图像特征，由于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像和多光谱（Multi Spectral，MS）图像存在通道差异，针对现有算法难以充分提取和利用SAR图像的高频细节信息和多光谱图像的低频光谱信息，融合图像存在细节丢失和光谱失真问题。本文提出了一种基于双通道多尺度特征提取和混合注意力的图像融合算法。首先采用双通道网络提取SAR和多光谱图像的多尺度高频细节特征和低频光谱特征，并连续使用不同空洞率的扩张卷积扩大感受野。然后将提取的特征映射到混合注意力模块中进行特征增强，再将这些增强特征与上采样的多光谱图像叠加。同时构建了基于光谱角度距离的损失函数，可以进一步缓解细节丢失和光谱失真。最后通过解码网络重建图像，得到高分辨率的融合图像。实验结果表明，本文算法达到了领先水平，并且融合图像在细节和光谱上保持了较好的平衡。
基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法
张亚邦, 李佳悦, 王满利
2024, 46(1): 74-83.
摘要 HTML阅读量 (34) PDF免费下载(14)
摘要:
针对煤矿井下采集到的图像对比度低、光照不均和细节信息弱等问题，提出一种基于色相-饱和度-明度（Hue-Saturation-Value，HSV）颜色空间的煤矿井下低光照图像增强方法。该方法基于图像的HSV空间，通过对低光照图像的亮度通道V通道的主要结构和边缘细节分别进行对比度增强，这样可以更好地抑制图像细节丢失，同时可以较好地再现原图中的轮廓和纹理细节。首先，将输入的煤矿井下低光照图像转换到HSV空间，利用相对全变分滤波（RTV）与改进的边窗滤波（SWF），分别对提取的V通道图像进行主要结构提取和轮廓边缘保留，对其非线性灰度拉伸后利用主成分分析融合技术（PCA）重构V通道图像，即融合V通道图像的主要结构和精细结构，最后合成图像，完成图像增强。通过实验验证，提出的基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法，在色彩和边缘模糊处理等方面表现良好，在煤矿井下工作面等环境中，对图像进行定量和定性实验，结果表明，与6种方法相比，增强图像的对比度、自然度和图像细节方面表现更好。
基于NSCT结合显著图与区域能量的红外与可见光图像融合
牛振华, 邢延超, 林英超, 王晨轩
2024, 46(1): 84-93.
摘要 HTML阅读量 (30) PDF免费下载(16)
摘要:
针对传统的红外与可见光图像融合出现的清晰度和对比度偏低，目标不够突出的问题，本文提出了一种基于Non-subsampled Contourlet（NSCT）变换结合显著图与区域能量的融合方法。首先，使用改进的频率调谐（Frequency-tuned, FT）方法求出红外图像显著图并归一化得到显著图权重，单尺度Retinex（Single-scale Retinex, SSR）处理可见光图像。其次，使用NSCT分解红外与可见光图像，并基于归一化显著图与区域能量设计新的融和权重来指导低频系数融合，解决了区域能量自适应加权容易引入噪声的问题；采用改进的“加权拉普拉斯能量和”指导高频系数融合。最后，通过逆NSCT变换求出融合图像。本文方法与7种经典方法在6组图像中进行对比实验，在信息熵、互信息、平均梯度和标准差指标中最优，在空间频率中第一组图像为次优，其余图像均为最优结果。融合图像信息量丰富、清晰度高、对比度高并且亮度适中易于人眼观察，验证了本文方法的有效性。
测量技术
一种基准关联的空间尺寸远心视觉测量方法
刘峰, 张英杰, 高裴裴, 樊梦琦
2024, 46(1): 94-98.
摘要 HTML阅读量 (34) PDF免费下载(8)
摘要:
针对具有横截面外伸尖端特征的长轴工件，本文研究了一种基准关联的空间尺寸远心视觉测量方法。该方法首先利用远心成像实现较长尺度工件的局部待测要素的图像特征提取和位置测量，而后建立局部待测要素与相机成像视场以外的轴线基准要素的测量传递链，将局部要素经计算转化成全局径向尺寸，从而实现超过成像视场尺度的快速精密测量。构建了测量实验环境，对方法的有效性进行了验证，对误差进行了溯源和分析并给出了进一步提升精度的建议。本方法能够在远心平行投影条件下实现对立体工件的空间几何量测量，特别适用于对速度和精度均要求较高的在位测量应用场合。
红外双反射镜折转光学系统的MTF测量
黄声, 李桂秀, 郭怡君, 薛开勇, 李晓斌, 徐志文, 管照阳
2024, 46(1): 99-106.
摘要 HTML阅读量 (36) PDF免费下载(23)
摘要:
为了压缩总长度，红外热像仪普遍采用双反射镜折布局（U型）及箱式壳体，而现有传函仪仅能测量非折转布局（一字型）的光学系统的调制传递函数（Modulation Transfer Function，MTF），导致传函仪无法接到U型光学系统的像面，因此无法测量其MTF。为了解决该难题，本文采用光瞳衔接的方式，设计和加工一个中继镜组把U型光学系统的像面引出，通过测量组合系统的MTF，再计算出U型光学系统的MTF，从而解决其MTF测量的难题。然后使用6个同一个型号的红外热像仪对测量方法进行验证，在排除影响测量的干扰因素以后，通过测量组合系统MTF，再计算出U型光学系统的MTF。同时，在测量过程中发现5#、6#红外热像仪的U型光学系统的MTF下降较多, 通过红外中心偏差测量仪的测量，发现第三、四镜片的中心偏差较大，故重新装调和控制，从而使U型光学系统的MTF有大幅提升。该方法为U型光学系统的MTF测量和性能提升提供了新的思路。
无损检测
红外无损检测缺陷尺寸测量方法研究
江海军, 马兆庆, 王俊虎, 张凯, 林鑫
2024, 46(1): 107-116.
摘要 HTML阅读量 (37) PDF免费下载(25)
摘要:
红外无损检测技术可有效检测金属、非金属、复合材料的内部缺陷，缺陷尺寸是评估缺陷影响的关键参数，本文以半宽高测量算法来实现对缺陷尺寸的半自动测量，首先手动绘制过缺陷中心的直线构成空间像素曲线，采用Savitzky-Golay滤波算法滤波，并自动寻找空间像素曲线半宽高位置，从而实现对缺陷尺寸的测量。通过对塑料试件、碳钢试件、碳纤维复合材料试件研究发现，不同时刻红外图像测量出的缺陷尺寸具有不同的误差，采用清晰时刻红外图像，测量误差在10%内，采用模糊时刻红外图像，测量误差在20%左右，相对于传统手动测量缺陷尺寸，本文方法将有效提高缺陷尺寸测量的精度。

版权所有 © 《红外技术》编辑部京ICP备000000000号-1

本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计