离轴三反红外双波段景象模拟器光学系统设计

 针对红外双波段成像系统性能测试与评估的应用需求,设计了3 μm～5 μm和8 μm～12 μm红外双波段视景仿真用离轴三反光学系统。在共轴三反光学系统成像理论基础上,分析了孔径光栏远离主镜的离轴三反系统像差特性,研究了大出瞳距、大相对孔径条件下离轴三反光学系统的结构设计和像差平衡方法。系统焦距为330 mm,F#为3,视场为6°×4.5°,出瞳距为750 mm,在空间频率10 lp/mm 处,中波红外MTF>0.65,长波红外MTF>0.4,接近衍射极限。具有大视场、大出瞳距、高分辨率、结构紧凑等特点。     

平面场景和建筑物成像的几何分析

为了识别采集图像中的平面场景以及建筑物,利用摄像机参数,对平面场景及建筑物成像过程进行了几何分析。首先,根据相机参数以及相机飞行状态分析平面场景成像畸变;然后,对平面场景上的建筑物形状的成像进行几何分析;最后,将相机上采集到的平面场景及建筑物的图像像素数与真实平面场景及建筑物的尺寸建立联系。实验结果表明:已知相机参数及飞行状态的情况下,可以对平面场景及建筑物形状信息进行推导,从而完成目标识别与跟踪。本方法适合在典型建筑物、孤立建筑物、建筑群中具有明显形状特征等情况下对立体目标进行自动捕获与跟踪。     

一种基于协方差描述子的场景分类算法

图像场景分类一直是计算机视觉领域的一个热点问题。提出了协方差描述子场景分类算法,它聚合了像素位置、颜色特征、方向特征和局部纹理特征等互补特征形成协方差描述子。为了避免计算黎曼空间内的协方差距离测度,把协方差描述子转换成欧式空间内的Sigma点特征,可以实现线性的场景描述和支持向量机训练。在SUN Database标准数据集上进行了算法分类测试,并与经典的场景分类算法进行了性能比较;通过构造包含噪声的场景数据集,验证了新算法和经典算法的鲁棒性。实验结果表明该算法在计算效率和分类性能方面具有很强优势,同时具有较好的噪声鲁棒性。     

基于鲁棒M估计和Mean Shift聚类的动态背景下运动目标检测

针对动态背景下运动目标的检测问题,提出了一种基于鲁棒M估计和Mean Shift聚类的目标检测新方法。首先,在考虑全局光照变化的情况下,构建鲁棒M估计器估计全局运动,以实现最小化相邻2帧图像中所有像素亮度的绝对残差和,根据M估计得到像素点权值,提取出代表局部运动信息的离群点;在离群点中均匀抽取网格点,然后利用Mean Shift聚类算法实现不同运动点的分割;根据聚类的结果生成凸包,准确分割出运动目标区域。实验结果表明,该方法能检测出动态背景下的多个运动目标区域,多目标检测准确度到达95%以上,并且只需两帧图像就可以准确检测并锁定运动目标,满足实时处理的要求,具有一定的工程意义.     

基于典型目标反射率的近红外场景仿真

利用积分球对近红外增强相机进行了可见、近红外波段的辐射定标,并采用该相机采集了典型目标的可见、近红外图像.利用便携式地物光谱仪采集了相同目标可见、近红外波段的光谱反射率曲线,并分析了目标在可见、近红外波段的光谱反射特性.通过寻找同一天气条件、同一时间段所拍摄的典型目标近红外图像灰度值与可见光图像灰度值及典型目标可见、近红外波段反射率之间的关系,提出一种基于可见光图像及目标反射率反演近红外图像的算法.在近红外图像反演过程中考虑了大气透过率的影响,反演结果表明,本文算法可以较好地体现典型目标近红外图像的全局特征,为后续不同天气条件下近红外场景仿真的实现提供参考.     

广角无限视景显示系统后投射屏的设计与研究

根据球面反射镜成像理论,利用改变光轴的方法,推导出了广角无限视景显示系统后投射屏面形的计算公式,完成了后投射屏最佳面形的设计。对后投射屏外表面散射层的材料和厚度进行了探讨,给出了最佳的选择方案。首次通过热吹模具成型法研制了高精度的整体投射屏。通过试验验证,该投射屏满足设计要求。使用该投射屏的广角无限显示系统具有图像清晰、视场角大、纵深感强等优点,同时观察者的视点还可在一定的出瞳范围内移动。     

红外动态图像生成技术概念研究

红外动态图像生成技术的基本概念包括基本术语及其定义。为了描述红外动态图像生成技术的特性,通常采用如光源类型、光谱波段、阵列规模、空间分辨率、填充因子、时间常数、帧频、闪烁、温度范围、串扰、均匀性、发射率、辐射对比度、动态范围、温度分辨率、调制传递函数、几何畸变及最大温度和最大辐射强度等概念。介绍了描述红外动态图像生成系统性能的基本概念的定义。转换器的指标定义对于转换器的设计和性能指标的测试都有重要的意义。     

红外视景仿真技术及其研究进展

从红外视景仿真技术意义出发，介绍了其所包含的几个基本部分；从目标辐射建模、背景辐射建模和大气建模三方面，总结了国内外红外视景仿真技术发展历程和状况。其中列举了国外多个典型红外视景仿真软件和几个较完善红外辐射模型，并统计了2000年以来国内高校在红外视景仿真方面的研究情况。统计数据表明，多个发达国家的红外视景仿真技术已逐步趋于成熟和产品化，而国内尚未开发出功能较完善的红外视景仿真系统，只能仿真较简单场景。     

Thermal crosstalk modelling of thin film resistor arrays

This paper describes the thermal modelling results for a thin film resistor array which can have applications in infrared scene projection. In this design, the array consists of two parallel rows of resistor elements. A central aluminium busbar which forms a common electrical connection for all resistor elements, also provides thermal isolation between the two rows through thermal connection to the array substrate. It is shown that the thickness of the aluminium busbar of the order of 2 m is sufficient to provide good thermal isolation, thus allowing an increase in the pixel fill factor.     

Rapid separation of post‐blast explosive residues on glass electrophoresis microchips

This study describes the development of an analytical methodology based on the use of microchip electrophoresis (ME) devices integrated with capacitively coupled contactless conductivity detection (C⁴D) for the separation and detection of inorganic anions in post‐blast explosive residues. The best separation condition was achieved using a running buffer composed of 35 mmol/L lactic acid, 10 mmol/L histidine and 0.070 mmol/L cetyl(trimethyl ammonium) bromide. For C⁴D measurements, the highest sensitivity was obtained applying a 700 kHz sinusoidal wave with excitation voltage of 20 V_pp. The separation of Cl^?, NO₃^?, NO₂^?, SO₄^2?, ClO₄^? and ClO₃^? was performed within ca. 150 s with baseline resolution and efficiencies between 4.4 × 10⁴ and 1.7 × 10⁵ plates/m. The found limits of detection ranged between 2.5 and 9.5 μmol/L. Last, real samples of post‐blast explosive residues were analyzed on the ME‐C⁴D devices obtaining successfully the determination of Cl^?, NO₃^? and SO₄^2?. The achieved concentration values varied between 12.8–72.5 mg/L for Cl^?, 1.7–293.1 mg/L for NO₃^? and 1.3–201.3 mg/L for SO₄^2?. The data obtained using ME‐C⁴D devices were in good agreement with the concentrations found by ion chromatography. The approach reported herein has provided short analysis time, instrumental simplicity, good analytical performance and low cost. Furthermore, the ME‐C⁴D devices emerge as a powerful and portable analytical platform for on‐site analysis demonstrating to be a promising tool for the crime scene investigation.