中波红外宽波段多光谱成像光学系统设计

本文设计了一种基于滤光片的制冷型中波红外宽波段（2.7～5μm）多光谱双视场成像光学系统,可将不同波段的红外场景辐射透过相应的滤光片成像在红外制冷型探测器上。本系统将多个滤光片置于滤光轮上,并放置在探测器前,不仅能减小滤光片的有效口径,同时还兼容图像的非均匀校正功能。通过转动滤光轮,系统能够得到多个所需的图谱信息,通过差分技术可以更好地提取目标信息,提升灵敏度。该系统F数为4,焦距为70 mm/280 mm,MTF接近衍射极限,具有-50℃～80℃的主动消热差功能,满足应用要求。     

污染云团红外光谱多目标识别系统

建立多目标污染云团红外光谱的识别系统 ,适合于从被动傅立叶变换红外光谱仪( FTIS)实时遥感获取的混合光谱中识别出目标。其目的为了提高实时监测报警系统的正确报警率 ,且利于整机处理的硬件化。该系统可对多目标光谱并行识别 ,也可对单一目标识别。最后给出该系统对模拟剂的识别结果。     

一种多谱段红外成像光学系统设计

为提高红外远程目标探测识别能力,除了增加焦距和有效口径等传统措施,还需要进一步获取目标的多谱段信息,从而将具备不同辐射特性的目标和背景区别开。本文提出了一种采用多谱段分区红外探测器和棱镜旋转像移成像光学系统,将同一目标的红外辐射能量会聚到探测器不同谱段区域进行成像,从而获取同一目标的多谱段成像信息。该系统采用同轴反射式光学系统,具备8个不同谱段分区的两支红外探测器,通过棱镜旋转实现同一目标的8个谱段信息获取。系统焦距520 mm,有效口径200 mm, F数为2.6。光学系统结构紧凑,棱镜旋转与探测器成像实时对应,不存在成像延迟和像旋,具有口径大、焦距长、谱段多等特点,满足系统高分辨率、长作用距离、多谱段信息获取等要求。     

基于LCTF的艇载多光谱CCD相机的光学系统设计

提出了一种基于液晶可调谐滤光片(LCTF)多光谱CCD相机光学系统设计方案,该光学系统焦距60 mm,F数为3.5,谱段范围400～720 nm,视场角16.6°.采用前置扩束光学系统获得满足液晶可调谐滤光片孔径、视场角要求的光束,后继成像系统采用双高斯型结构,像质分析表明,此设计能够满足使用要求,在谱段范围内,16个波段都能清晰成像,满足实际工程需要.     

全光纤红外多光谱辐射计

据《Applied Optics》杂志报道,以色列研究人员与美国研究人员最近通过合作,研制出了一种全光纤红外多光谱辐射计。这种全光纤红外多光谱辐射计中的不同光谱区是通过用空心玻璃波导作为滤光片而获     

一种多光谱红外舰船目标融合检测方法

针对复杂岸岛背景下的红外舰船目标检测问题,提出了一种多光谱融合红外舰船目标检测方法。首先根据不同谱段信息相互间的关系进行基于非下采样轮廓波变换(Nonsubsampled Contourlet Transform, NSCT)域的多级多光谱图像融合,然后利用LSD线段检测和聚类对融合后的图像进行岸岛线检测。采用选择性搜索算法生成初始目标候选区域,然后结合岸岛线空间位置以及舰船目标的几何特征和灰度特征约束剔除部分虚假目标区域,最后提取候选区域的方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)特征算子。利用线性支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类器进行分类识别,以检测出真实舰船目标。实验结果表明,与单谱段红外舰船目标检测方法相比,本文方法在检测精度上有较大提升。     

基于LCTF的大幅面高分辨率多光谱仪光学系统设计

将液晶可调滤光片（LCTF）应用到真彩色多光谱图像采集中,设计了一款大面阵、高分辨率、轻小型的多光谱成像系统。系统利用LCTF 空间分辨率和光谱分辨率高、波长选择灵活、调谐时间短等特点,可实现幅面大小约210 mm148 mm,分辨率达到350 ppi 的多光谱图像采集,工作谱段为420~720 nm,光谱分辨率为10 nm。结果表明,该成像系统在空间频率为91 lp/mm 时,31 个波段处轴上0 视场和轴外1.0 视场的传递函数均0.30,全视场畸变0.1%,成像质量良好,可用于大面阵、高分辨率多光谱图像的采集与分析。     

多光谱带通渐学滤光片透射率特性分析

分析给出了利用厚端非遮挡区的光谱透谱射率来计算给定区域光谱透射率的一般积分式，并对能通带展宽，峰值降低以及相邻区域的能通带重叠现象作进一步分析。     

空空导弹多光谱红外成像制导技术研究

从空空导弹红外制导系统的需求出发, 探讨多光谱成像制导技术的研究思路与系统设计方法, 介绍了共光路与分光路多种多光谱光学系统的结构设计, 分析了多光谱红外导引技术中的光谱细分、多光谱红外探测器、系统匹配、多传感器信号融合及光谱特征选取等关键技术。在此基础上给出了一种空空导弹双色成像探测系统实例, 该系统利用共光路系统设计实现双波段红外成像探测, 并针对红外诱饵干扰进行了基于光谱特征的目标跟踪与抗干扰算法, 实验验证该系统具有优于单波段成像导引头的目标识别与干扰抑制能力, 显示出了多光谱成像导引头是空空导弹的发展方向。     

空空导弹多光谱红外成像制导技术研究

从空空导弹红外制导系统的需求出发,探讨多光谱成像制导技术的研究思路与系统设计方法．介绍了共光路与分光路多种多光谱光学系统的结构设计,分析了多光谱红外导引技术中的光谱细分、多光谱红外探测器、系统匹配、多传感器信号融合及光谱特征选取等关键技术。在此基础上给出了一种空空导弹双色成像探测系统实例,该系统利用共光路系统设计实现双波段红外成像探测,并针对红外诱饵干扰进行了基于光谱特征的目标跟踪与抗干扰算法,实验验证该系统具有优于单波段成像导引头的目标识别与干扰抑制能力,显示出了多光谱成像导引头是空空导弹的发展方向。     

基于光滑0范数压缩感知的多光谱图像去马赛克算法

提出了一种基于压缩感知(CS)的多光谱滤波阵列(MSFA)的多光谱图像去马赛克算法(DMA)。 首先,通过将MSFA采样得 到马赛克图像的过程等效为CS理论中的感知矩阵采样的过程,并充分利用多光谱图 像的空间和谱间 相关性,通过在三维空间傅里叶基上对多光谱图像进行稀疏表示;然后由随机MSFA模式和CS 理论构造的测量矩阵对多光谱图像进行观测投影,最后采用CS重构算法求解0范 数下的最优化问 题,从而得到多光谱图像的稀疏表示系数。给出对算法性能的评估数据和Matlab仿真 图片。实验结果证明,本文算法的峰值信噪比(PSNR)值高于克罗内克CS(KCS)和组稀疏(GS)两种算法,且有效地减少了上述两种算法中出现的模糊现 象,改善了图像的视觉效果。     

从可见光到热红外全谱段探测的星载多光谱成像仪器技术发展概述

从可见光到热红外的全谱段探测的多光谱成像仪器能够同时对可见光、近红外、短波红外、中波红外、长波红外光谱范围内的多个谱段进行探测, 是目前得到广泛研究及应用的成像光谱仪器.这类仪器在国土资源、环境监测、城市遥感、海洋监管等方面均有较高的应用价值.本文概述了此类仪器的国内外研究发展现状, 对国外Landsat系列载荷、MODIS、国内的资源系列载荷、高分五号全谱段光谱成像仪等代表性仪器的技术指标和特点进行了总结.通过分析认为更加全面和精细的光谱覆盖、成像方式的改进与技术指标提高、定标手段和定量化水平提高、数据的持续性及稳定性是未来发展的趋势.     

一种适合实时应用的多光谱遥感图像无损压缩算法

根据多(超)光谱成像光谱仪波段数众多,不同波段间图像光谱相关性较强的特点,在使用预测编码(DPCM)方法去相关时,先针对某波段生成自适应最佳预测模型,并将此最佳预测模型应用到所有波段,然后再进行光谱维DPCM进一步去除光谱间相关性,最后使用预测误差修正技术来减小预测残差冗余度.实验表明,这种无损压缩方法效果大大优于JPEG无损压缩标准方法,并且速度很快,实现简便,适用于实时系统.     

一种起伏背景下的红外小目标检测算法

提出了一种用一维中值滤波进行背景估计的方法.首先分析了红外小目标、噪声及其杂波特性,提出了用小窗口的二维中值滤波进行背景估计;然后进一步根据红外扫描系统的特点,把二维中值滤波简化为一维中值滤波,使去背景效果提高,并且运算量大幅下降;最后对预处理后的图像采用自适应门限进行目标分割.实验表明该算法可以达到较高的检测率,而且满足大尺寸图像实时处理的要求.     

基于OpenCV的红外弱小运动目标检测与跟踪

针对信噪比低、背景和噪声干扰严重的红外图像,根据图像序列中运动目标的帧间相关特性以及噪声的不相关理论,基于OpenCV（Open Soure Computer Vision Library）计算机视觉库,提出了一种弱小目标的检测算法,并对检测到的目标进行了跟踪。采用能量累积的方法得到背景,然后从原始图像中去除背景,提高信噪比;利用目标的帧间相关特性以及运动信息去除噪声;最后通过Kalman滤波算法来对检测到的目标进行跟踪。实验结果表明:该检测算法能有效地从序列图像中提取出弱小运动目标,跟踪算法也能实时地进行跟踪并在目标被遮挡时准确地预测出目标位置。     

基于压缩感知的多光谱图像去马赛克算法

针对目前多光谱图像去马赛克算法存在计算量大、效率低的缺点,本文提出一种基于压缩感知的多光谱图像去马赛克算法。首先,分析去马赛克与压缩感知问题的等价性,建立基于压缩感知的去马赛克模型;然后,采用离散余弦变换构建压缩感知的稀疏基,将去马赛克问题转化为压缩感知的信号重构问题;最后,采用改进的光滑0范数和修正牛顿法的重构算法求解去马赛克问题,得到重构的多光谱图像。仿真实验表明,相对于基于克罗内克压缩感知和组稀疏两种算法,本文算法提高了重构的多光谱图像的峰值信噪比,能有效减少对比算法重构多光谱图像中出现的锯齿现象,改善了重构图像具有更好的视觉效果。实验结果验证了本文算法的有效性。     

一种基于小波的多光谱图像压缩方法

文章提出一种基于Karhunen2Loeve变换(KLT)和小波量化编码的多光谱图像压缩方法。该法首先使用KL变换步骤来去除谱间冗余,而后对各变换波段图像进行小波变换,并利用均匀阈值网格编码量化方法来量化小波子带图像,最后使用算术编码对量化结果进行熵编码。为使编码器能为所有谱段各子带获取率- 失真意义上最优的量化阈值,本文提出基于子带图像统计特性和网格编码量化器率- 失真特性的比特分配算法。实验表明,本方法能高效地压缩多光谱图像,表现出优异的压缩性能。     

基于红外和电视图像的滤波性能评价算法研究

文中提出一种基于红外和电视的目标与背景的交叉分辨力算法,算法利用目标与背景 的灰度比对滤波效果进行评价。仿真实验表明,这一算子具有很好的稳定性和有效性,能够对各种不同滤波方法的滤波效果进行客观、定量的评价。     

基于改进最大似然方法的多光谱遥感图像分类方法

最大似然(ML)分类方法是一种典型的基于统计分析的监督分类方法, 从理论上讲,具有最小出错率与最高分类精度的特点。但最大似然分类方法是以数据的正态分布假设为前提的, 这在真实遥感数据中很难满足, 从而导致分类精度下降。根据数据分布可以以任意精度由多个正态分布的线性组合表示, 对最大似然分布的数据分布进行修正, 既提高了数据模型的正确性, 又充分利用正态分布的优点。最大似然分类方法的训练样本挑选也具有一定的随意性和主观性, 先验概率直接影响分类结果, 而且对整幅图像采用同样的先验概率会导致分类精度下降。针对训练样本的选择问题, 先用ISODATA聚类算法对数据进行聚类, 对比参考分类图像选择训练区域, 一方面利用聚类结果可以选择性质均匀的区域, 另一方面使得样本的选择变得简单, 最后进行了遥感数据的分类实验。实验结果证明了该方法不仅可以实现遥感数据的分类, 而且具有较高的总体分类精度和Kappa系数。     

一种紧凑的红外消热差光学系统

介绍了温度变化对红外光学系统的影响.仅用硅和锗两种常用红外材料,设计了三片折射式消热差红外光学系统.设计结果表明,在-40～+60℃温度范围内,具有良好的消热差作用,成像质量接近衍射限,且具有结构简单、体积小、成本低等优点,可应用于军事或空间红外光学系统.