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2014年 第6期

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综述与评论
铟镓砷焦平面阵列在微光夜视应用中的潜力及前景
潘京生, 孙建宁, 金戈, 任玲, 毛汉祺, 顾燕, 郭一亮, 苏德坦
2014, (6): 425-432.
摘要 PDF免费下载(20)
摘要:
得益于夜气辉在短波红外（SWIR）0.9～1.7μm波段的自然辐射数十倍强于夜天空在可见光和近红外（NIR）0.4～0.9μm波段的辐射，SWIR成像成为应用于微光条件下的成像探测的最佳选择，由晶格匹配In0.53Ga0.47As/InP制作InGaAs焦平面阵列（Focal Plane Array，FPA），灵敏于0.9～1.7μm波段，在整个响应波段具有超过70%的量子效率，和室温非制冷工作的极低的暗电流。通过减薄基底，还可将InGaAs FPA的短波限延伸至可见光波段的0.4μm。最近几年，超低暗电流、低读出噪声、大面阵和小像素尺寸的InGaAs FPA的开发取得了实质性的进展，特别是暗电流得到了数量级的降低，InGaAs FPA探测器已经显露出应用于微光夜视的极大潜力，并且还通过采用更复杂的温度相关的非均匀校正算法实现了无TEC的低功耗工作，基于超低噪声的密集阵列InGaAs FPA的SWIR成像技术有望成为新一代夜视技术的一个重要组成部份。
医用红外热像技术的应用研究进展
严凤花, 严兴科, 何天有
2014, (6): 433-438.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
医用红外热像技术由于其直观、无创及对疾病的早期诊断等优点而日益受到关注和应用。收集了近年来医用红外热像技术的相关研究文献，分别从疾病的早期探查、辅助诊断、临床疗效评定及中医针灸学研究等4方面分析医用红外热像技术的应用和研究近况，为临床疾病的早期诊断、疗效评价和应用研究提供参考依据，以促进医用红外热像技术的临床应用和发展。
材料与器件
320×256锗基中波碲镉汞红外焦平面探测器研究
赵俊, 杨玉林, 李艳辉, 杨春章, 谭英, 齐航, 韩福忠, 邢一山, 王羽, 王晓璇, 姬荣斌, 孔金丞
2014, (6): 439-442,456.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
报道了分子束外延锗基中波碲镉汞薄膜材料以及320×256锗基中波碲镉汞红外焦平面探测器研究的初步结果。利用分子束外延技术基于3英寸锗衬底生长的中波碲镉汞薄膜材料，平均宏观缺陷密度低于200 cm-2，平均半峰宽优于90 arcsec，平均腐蚀坑密度低于2.9×106 cm-2；采用标准的二代平面工艺制备的320×256锗基中波碲镉汞红外焦平面探测器，平均峰值探测率达到3.8×1011 cm?Hz1/2W-1，平均等效噪音温差优于17.3 mK，非均匀性优于6.5%，有效像元率高于99.7%。
Pt/CdS Schottky紫外探测器的光电性能研究
姚官生, 张向锋, 丁嘉欣, 吕衍秋
2014, (6): 443-445.
摘要 PDF免费下载(8)
摘要:
制备了Pt/CdS Schottky紫外探测器，对Pt/CdS Schottky紫外芯片对中波红外（3～5μm）的透过率进行了研究，并对器件光电性能进行了测试分析。通过优化 Pt 电极制备条件及对 SiO2增透膜的研究，使Pt/CdS Schottky紫外芯片对中波红外波段的透过率达到85%。室温300 K下，所制备Pt/CdS Schottky紫外探测器在零偏压处的背景光电流为-0.063 nA，在＋6 V时的暗电流密度为7.6×10-7 A/cm2，R0A达到7.2×104?·cm2，其50%截止波长为510 nm。
紫外探测器用CdS晶片制备工艺研究
黄江平, 何雯瑾, 袁俊, 王羽, 李玉英, 杨登全
2014, (6): 446-450,456.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
介绍了叠层紫外/红外双色探测器结构特点、工作原理及选择CdS晶体材料制作紫外探测器光敏元的理论依据。阐述了 CdS 晶片制备及表面抛光质量的重要性和必要性。针对磨抛工艺对 CdS紫外探测器性能的影响进行了研究。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果，并进行了扫描电镜、红外透过率和表面粗糙度分析，得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（SEM）照片和CdS晶片厚度与红外透过率的关系曲线及CdS晶片厚度与振动噪声的关系。通过理论和实践的结合，确定了最佳抛光材料及最佳晶片厚度，研制出了完全能满足紫外探测器工艺要求的CdS探测器晶片。
系统与设计
红外双视场枪瞄光学系统设计
付跃刚, 黄蕴涵
2014, (6): 451-456.
摘要 PDF免费下载(19)
摘要:
随着现代战争中伪装技术的日益增强，瞄准镜的性能对武器威力的发挥起到至关重要的作用。结合红外与变倍特性的瞄准镜系统将在观测中发挥重要的作用。本文设计的双视场红外瞄准镜系统工作波段为8～11μm，视场大小变化范围为0.716°/2.886°，实现了4倍的变倍比。同时，由于红外材料对温度变化敏感的特性，对光学系统进行了被动消热差设计，保证了系统在-40℃～60℃工作温度内成像质量稳定。系统采用德国AIM公司的长波非制冷探测器接收红外信号，为了实现可加工性，所有面型皆为球面。通过对透镜形式的合理选择，透镜之间的合理搭配，最终实现光学系统的设计，系统成像质量良好，环境适应性强。
基于DMD的多元探测成像系统设计的几个问题
丁晟, 张智诠
2014, (6): 457-462.
摘要 PDF免费下载(8)
摘要:
针对单像素相机压缩成像时对编码数据量和A/D转换精度要求较高的问题，对基于DMD的多元探测成像系统设计的几个问题进行了研究。介绍了“n对1”的多元探测压缩成像原理，该方法能在降低A/D转换精度要求的同时，由小阵列探测器实现高分辨成像；考虑到压缩成像及DMD控制的特点，重点研究了多元探测 CS 成像的编码数据和采样数据精度，并由仿真实验验证了掩膜基本编码单位和A/D转换精度对重构图像质量的影响。
某型一维大摆角扫描器的总体设计
浦恩昌, 贺仕伟, 陈洁, 张林, 张红宇, 李红伟
2014, (6): 463-466.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
采用线列焦平面探测器成像须借助光机扫描覆盖视场，而高线性大摆角的扫描器是实现高性能扫描型热像仪的重要条件。针对基于某支撑技术而研究的大摆角扫描器做光机优化设计，对所需电机驱动转矩进行理论计算和选型，并用Motion进行仿真验证，验证结果能达到设计要求。
美国SBIRS-HEO卫星预警能力分析
毛艺帆, 张多林, 王路
2014, (6): 467-470,490.
摘要 PDF免费下载(48)
摘要:
美国天基红外系统（SBIRS）是现今最先进的天基预警系统，并且还在不断地发展完善当中。重点研究 SBIRS-High 中的大椭圆轨道卫星，具体针对其覆盖范围和探测能力进行了建模及仿真，对其在轨工作性能进行了初步分析。
近地层紫外动态目标探测微弱信号放大器设计
李旭辉, 吴晗平, 李军雨, 王连振, 岳健民
2014, (6): 471-474.
摘要 PDF免费下载(9)
摘要:
针对紫外探测器输出信号微弱，常规放大电路难以实现对微弱信号放大，为此设计了一种适于近地层紫外动态目标探测的微弱信号放大器。通过分析探测器输出信号特点，提出了微弱信号放大器的指标要求。围绕预定的指标要求设计电荷前置放大电路、整形滤波电路以及增益调整电路，使放大器的输出波形满足总体设计要求。经软件Multisim模拟仿真结果表明，该放大器各项指标均达到设计要求，可以将探测器输出电荷脉冲信号放大整形输出相应准高斯脉冲波形，为后续处理提供可靠的信号，具有一定适用性。
制导与对抗
基于图像序列的四元红外导引头信号源设计
孙传新, 杨东升, 闫杰
2014, (6): 475-478.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
针对红外导引头生产和研发的需要，提出了一种基于图像序列的四元红外导引头信号源设计方法，该方法可利用软件生成的红外图像序列和其它型号的挂飞图像，并由硬件平台实时输出四路脉冲信号给电子舱。重点研究了探测器阵列与图像像素部分重叠以及存在滚转角情况下探测臂波形的生成、基于PCI9054和FPGA的信号源硬件系统设计。
图像处理与仿真
基于面阵探测系统的扫描成像信息获取方式研究
杨育周, 张双垒, 龚学艺, 黄思婕, 苏晓锋, 陈凡胜
2014, (6): 479-484.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
为了实现对目标进行高信噪比、高时间分辨率的探测，近年来数字时间延迟积分技术（TDI）逐步应用于面阵探测系统。结合自行研制的CMOS探测器，搭建测试平台，对面阵探测系统的扫描成像方式进行深入研究。重点针对数字时间延迟积分技术（TDI）对面阵探测系统信噪比提高的分析，结合试验研究系统信噪比提高倍数与数字TDI级数M的关系，并对探测系统时间分辨率与数字TDI级数M的关系进行讨论。引入数字TDI及多帧叠加两种图像信息获取方式的对比，分别对特定目标获取图像的噪声特性及非均匀性对比分析。
基于矩阵恢复的红外偏振图像快速配准算法研究
黄勤超, 刘晓诚, 毛宝平, 王峰
2014, (6): 485-490.
摘要 PDF免费下载(9)
摘要:
针对矩阵恢复用于红外偏振图像配准，速度较慢的劣势，提出了一种用于单幅图像快速配准的算法。选取上一次对相同背景图像配准后，得到的一列低秩向量为已知条件，将目标函数减少为求稀疏矩阵的1范数，通过迭代更新得到单幅相同场景下，目标存在一定变化或偏移的图像的配准参数，明显提高了配准的速度。实验结果表明，该算法配准变换参数误差小于0.02像素，单幅图像配准仅需3.31 s，且对噪声不敏感。
基于电阻阵拼接的红外场景生成方法研究
杨超军, 黄勇, 郑可旺
2014, (6): 491-495.
摘要 PDF免费下载(8)
摘要:
针对基于电阻阵拼接的红外场景方法进行研究，先利用边缘融合进行图像拼接处理，得到一幅在重合部分存在亮度偏大的图像。对重叠部分每个像素的亮度进行加权处理，在此基础上进行各像素点的亮度叠加。使重合部分的像素点的亮度能够与非重叠部分较好融合过渡。电阻阵列的非均匀性问题也会使得拼接效果大打折扣，利用分段线性化的方法进行灰度非均匀性处理，得到最终的拼接效果图。经仿真验证，该方法简单快速，有效地校正了图像灰度非均匀性，并且能在保持图像清晰度的前提下，消除拼接缝，提高拼接图像的质量。
基于Otsu算法和分形维数相结合的红外云图分割
徐晔烨, 王敬东, 朱晨雨, 顾浩
2014, (6): 496-502.
摘要 PDF免费下载(9)
摘要:
红外云图中的云系主要由积雨云、卷云、层云和积云组成，它们对于气象研究有很大的帮助。这4类云系具有不同的分形维数特征，因而可以借此对它们进行分割。但是由于地表和一些云具有相似的分形维数特征，单纯依靠分形维数的分割效果不理想。对此，采用最大类间方差（Otsu）算法，分离出地表，去除干扰，并对提取出的云系采用分形维数进行分割。由于传统分形维数算法在计算时只选取了窗口内的灰度最大和最小的像素点，获得的分形维数特征不够精确，造成分割的云系出现混淆的现象。对此，在计算的过程中加入窗口中的全部像素点，获得的分形维数能准确地描述区域特征，保证了云系分割的良好效果。
基于SURF算法的产品表面缺陷检测研究
孙宝华, 韩跃平, 徐青, 赵静
2014, (6): 503-507.
摘要 PDF免费下载(8)
摘要:
针对产品表面正确性的快速自动无损检测问题，提出了利用垂直投影法确定旋转步长来获取序列图像的方法，并将一种针对尺度旋转不变性（SIFT）改进的SURF算法应用到此方面，该算法通过计算积分图像和 Hessian 矩阵大大提高了特征点检测的速度，节省了图像匹配时所用的时间，并提高了算法的实时性。首先通过确定旋转步长来获取标准序列图库，其次通过SURF算法寻找最优匹配位置，最后通过相关度的计算来判别各区域是否有缺陷。实验表明，在对待检测图像和标准序列图像库中的5幅图像匹配时SURF算法比SIFT算法大约节省了2.6 s，显然，把SURF算法应用于序列图像中匹配可以大大节省缺陷检测时所用的时间。
测量技术
基于红外检测的甲烷传感器中光谱吸收理论的研究
张显杰, 余震虹, 李蓉蓉, 孙成
2014, (6): 508-511.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
分子光谱理论是光谱吸收式光纤气体传感器的理论基础，对于光纤红外法检测有毒气体的浓度具有重要意义。根据朗伯-比尔（Beer-Lambert）理论，首先从甲烷（CH4）气体浓度的定量分析以及分子参数的理论进行研究，再通过分析 CH4气体的吸收线得出其吸收系数α(v)的一般方法。由分析得当气体压强P＜0.02 atm时多普勒展宽占优势，用高斯线型拟合吸收线；当P＞0.l atm时碰撞展宽占优势，用洛仑兹线型拟合吸收线；当0.02 atm＜P＜0.l atm时两种展宽都存在，这时用伏格特线型拟合吸收线，理论上得到很好的结果。

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