红外热像仪SiTF的测试研究

信号传递函数(SiTF)是评价红外热像仪性能的最基本且最关键的技术指标之一，它是响应度函数的线性部分，从响应度函数测试曲线中可得到待测系统增益、线性度、动态范围和饱和度的信息。采用高精度的双黑体反射靶标评估系统对CEDIT IIA型热像仪的SiTF进行了测试分析。该系统保证了背景辐射的均匀稳定，且受环境温度变化的影响极小，从而大大提高了测量的准确性和可靠性。最后给出了测试SiTF时出现波动的多种可能原因。     

舰船红外热像的软件模拟

在建立了合理的舰船传热学模型之后，就要进一步完善舰船热像模拟的理论模型，较为完整地考虑周围环境对物体及物体各部分之间的相互作用，包括太阳辐射、海／天背景辐射、海／空气的对流以及船体各部分的传导和相互辐射。利用计算机技术和面向对象编程方法实现了船体的红外辐射热像与海洋及天空等背景辐射的初步耦合、显示和包括图像储存在内的较完整的热像模拟软件。应用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋语言编写，软件具有友好的用户界面和良好的可扩充性，易于维护。     

正弦波与方波磁光调制的比较分析

基于正弦波磁光调制原理，同时利用利萨如图形方法，对正弦波磁光调制和方波磁光调制进行了计算机模拟．模拟结果表明，正弦波磁光调制具有磁光调制原理所描述的基本特性，并且其偏振角度检测准确度可达到0．001°；而方波磁光调制具有更好的应用特性，不存在波形失真问题，其氏取值不受小角度条件的限制，其偏振角度检测准确度可高于0．001°．对两种磁光调制进行的对比性实验研究，进一步支持了以上结论，表明方波磁光调制无论用于信号调制或用于偏振角度检测都具有独特的优势．另外，在实验中发现了两种磁光调制的限幅效应，并对其形成的原因进行了初步分析．     

人体腿部四层结构的红外热成像有限元分析

为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联,本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点,给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况,解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明：在所研究的肿瘤尺寸范围内,肿瘤尺寸越小,体内温度提升越高,体表的峰值温度越高,体表温度分布半峰宽越窄,温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤,肿瘤越深,体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低,体表温度分布半峰宽越宽,温度变化越平缓。     

红外热波无损检测中材料表面下缺陷类型识别的有限元模拟及分析

鉴于红外热波无损检测中被检测物的形状、尺寸、材料和缺陷类型的不同，为给红外热波无损检测提供前期实验结果的预演，利用大型有限元分析软件ANSYS选择3种热特性差异较大的均匀材料，设计了三维模型。利用软件的前处理器和通用后处理器，绘出不同时刻模型表面的温度场分布，以此确定温度分布材料缺陷的类型。通过对模拟数据进行分析，绘出不同缺陷的温度变化曲线。根据曲线斜率的不同，可定性确定缺陷的类型。模拟结果说明：大型有限元分析软件ANSYS可用于红外热波无损检测实验过程的模拟,模拟结果与实验结果相符。该方法可用于其他不同缺陷类型的模拟及定量识别。     

基于无基底焦平面阵列红外热像仪的理论模型分析

基于双材料微悬臂梁热变形原理的光学读出非制冷红外探测阵列经历了从有基底结构向无基底结构的发展过渡,无基底阵列的红外成像结果和有限元模型分析均表明无基底阵列不满足恒温基底条件.本文结合电学比拟的方法,提出了一种新的基于无基底焦平面阵列(focal plane Array,FPA)的热传递分析的理论模型.分析采用整体考虑的思路,避开了无基底FPA阵列各单元热传递互相影响所产生的复杂热分布分析,并考虑了框架对热量的吸收与传递.理论模型采用外边框与环境等温的边界条件,虽不及有限元方法对边界条件的处理灵活,但也已取 关键词： 光学读出 无基底 非制冷红外成像 焦平面阵列     

弹光调制型成像光谱偏振仪中的高精度偏振信息探测研究

提出了一种基于三弹光调制器的差频偏振调制方法, 并结合声光可调谐滤波技术构成了新型弹光调制型成像光谱偏振探测仪(photo-elastic modulator-based imaging spectro-polarimeter, PEM-ISP). 介绍了PEM-ISP及三弹光差频偏振调制方法的基本工作原理, 并从PEM-ISP的探测原理出发, 通过分析和计算PEM-ISP的Mueller矩阵, 推导出了相应的偏振测量公式; 通过仿真及实验验证了三弹光差频偏振调制方法的可行性和准确性; 最后分析了探测积分步长、采样间隔的选取对偏振测量的影响, 对入射视场角、相位延迟幅值等因素所带来的测量误差进行了初步分析. 结果表明, 1%的相位延迟量误差带来的线偏振度DoLP误差 <0.6%. 本研究为新型PEM-ISP的遥感探测以及Stokes参量的反演的进一步工程化实现提供了必要的理论依据. 关键词： 偏振调制 三弹光调制器 差频 成像光谱偏振仪     

基于新型MRTD模型研究扫描型红外热像仪的视距

 基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,提出预测红外热像仪最小可分辨温差（MRTD）方法。该方法根据频谱理论和红外热成像系统的二维调制传递函数,并结合匹配滤波器的概念,描述4条带标准靶的空间频谱函数。利用此空间频谱函数研究了4条带标准靶经过红外热成像系统的调制传递之后人眼视觉系统的感知信噪比。基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,建立一个新的MRTD模型。依据此MRTD模型和视距模型,实现红外热像仪视距的预测。仿真结果表明,该方法预测的视距与实验数据有很好的一致性。     

双折射晶体激光传输的热光效应与电调制机理

本文基于多物理场数值仿真平台COMSOL的RF射频模块,通过有限元法求解电磁场频域分析方程,求解了高斯激光在双折射晶体中的传输问题,重点分析了波长,温度和外加电场强度对o光e光离散角和e光波形的影响。研究结果表明温度升高使得离散角变小,接收屏上e光波形向左偏移,而Z方向外加电场强度正向增大则会使o光e光离散角增大,接收屏上e光波形向右偏移。上述研究结果验证了通过改变外加电场来调节温度影响的可行性,为设计一种消除温度效应的光信号调制装置提供了理论依据和基础。     

基于矩形波信号的磁光调制偏振测量方法

建立并研究了基于矩形波磁光调制的检偏方法.运用计算机模拟,对矩形波磁光调制的利萨如图形进行了详细考察,研究了其检偏原理,并对其检偏精度进行了分析.研究表明.矩形波磁光调制的利萨如图形由几个离散点组成,通过观察离散点彼此之间是否重合,就可以判断检偏器是否处于消光位置.从而达到检偏的目的.同时,若用电子仪器监测输出信号是否为直流,即可以实现自动检偏.与基于正弦波磁光调制的倍频法相比,矩形波磁光调制方法的检偏精度有了明显提高,并且也容易实现自动测量.     

动态可见－红外图象转换器件及转换系统

本文介绍已建立的一套动态可见－红外图象转换系统，采用ＣｄＳ－ＣｄＳｅ光导薄膜型液晶光阀作为关键转换器件，实现了由可见图象到红外（８～１２μｍ）图象的视频转换，其对比度达∶１，响应时间为４０ｍｓ，极限分辨率为１０ｌｐ／ｍｍ．     

红外热像仪与上位机通信系统设计

设计了一款上位机软件实现对国产中波凝视红外热成像系统的指控命令发送、软件版本更新等功能。红外图像的处理主要在FPGA内完成,上位机通过串口直接与FPGA内部的NIOSⅡ通信,完成红外图像的非均匀性校正、盲元处理(包括盲元列表的上传下载)、图像性能测试等功能,并且上位机可以通过串口直接对FPGA程序进行更新。为了提高通信的稳定性,所有通信命令采用统一格式的数据命令包进行发送和接收。相比较一般的串口数据通信,所设计的通信方式具有传输距离远、误码率低、软件升级操作简单、方便、效率高等特点。对比一般的红外成像系统,本系统采用串口在线升级FPGA的方式,简化了系统硬件电路设计,方便了系统后期维护。     

湿法腐蚀进程的红外热像学研究

提出了一种研究湿法腐蚀进程的新方法———红外热像法。在湿法腐蚀中,金属或半导体基片浸泡在化学试剂中,由于化学能的作用,会在溶剂中产生热能,从而发出红外辐射,利用红外热像仪,将探测到的红外辐射信号送至计算机进行处理,得到热像图,从而可以对湿法腐蚀的进程进行分析。理论分析和实验结果都表明,红外热像法可以直观地观测到湿法腐蚀时显著的热扩散过程,从而对湿法腐蚀进程的监测、控制具有指导意义,同时也是红外技术应用的扩展。     

红外热辐射光源配光特性的快速测量及仿真

红外热辐射光源在光声光谱检测等领域具有重要的应用价值,明确其配光特性是后续光学系统设计的基础.根据水冷散热下红外热辐射光源辐射通量的变化规律,提出快速获取高功率红外热辐射光源配光特性的方法并对其进行相关验证.实验结果表明,光源辐射通量的最大值在80°的角度处,两侧的辐射通量缓慢减小,能量分散在0°～130°的角度范围内...     

一种高精度图像采集系统的设计与特点

介绍了一种新型、高精度、实时伪彩色图像采集系统的原理、构成和特点。该系统采用１０ｂｉｔＡ／Ｄ转换器，使得高性能图像分析与处理成为可能。系统采样频率为１４．７５ＭＨｚ，对于标准ＰＡＬ制电视信号，可以保证采样后像素的横纵比为１∶１。由于采用最新ＥＰＬＤ编程技术，使得系统体积减小，可靠性显著提高。可输出标准ＰＡＬ制黑白全电视信号、ＲＧＢ分量彩色信号、Ｙ／Ｃ分量彩色信号及复合视频信号。该系统通过标准ＩＳＡ总线与计算机接口，帧存直接映射计算机内存地址空间，存取速度快。本系统特别适合于高精度的图像测量应用     

自适应参考图像的可见光与热红外彩色图像融合算法

可见光与红外热图像的彩色图像融合技术是现今国内外高性能夜视技术发展的重要方向之一,该技术有效提高了人们对目标的探测和场景理解能力。目前常用的色彩传递算法多属于基于单幅参考图像的全局色彩传递算法,彩色融合图像的色调受到参考图像的影响较大,在实际应用中难以保证对各类场景的适应性。针对常规YUV空间色彩传递彩色图像融合算法的环境适应性问题,通过对植物、城镇和海天三类典型场景的分类与统计,发现了典型场景在UV通道的均值和标准差具有的较为明显的分类特性,由此提出了一种基于UV通道均值和标准差的自适应参考图像构造方法,使得可见光与热红外彩色图像融合算法具有较常规算法更好的环境适应性,融合图像的色彩具有较好的自然感,且算法处理量较小,对现有实时硬件融合处理算法的运算速度影响不大,是一种环境适应性强的自然感彩色融合处理算法。     

高清图像跟踪系统设计

高清图像跟踪系统是一种可以实时显示运动目标、并对目标进行跟踪的高新技术设备。HDMI是Silicon Image等八家公司推出的针对高清电视机终端的开放式高清晰度多媒体接口,它采用一种独特的TMDS编码机制,具备在单一线缆上同时传输音视频数据的能力。基于高清电视的图像跟踪系统,充分利用其高分辨率特性,既可以实现运动目标地精确跟踪,又可以实时高速地显示图像。HDMI体系结构紧凑,使得图像跟踪系统更小巧轻便。     

基于DSP和FPGA的图像选别系统设计

色选设备是集光、电、气、机及图像处理为一体的高科技综合技术。基于DSP和FPGA的图像选别系统具有精度高、处理速度快、集成度高、功耗小等优点。首先介绍图像选别系统的硬件组成,然后以破损花生检测为研究对象,通过Matlab编程研究不同处理算法的优缺点,最后移植到DSP上测试编写的程序,提出破损花生的检测算法,实现了依据破损面积大小对花生的选别。在花生筛选中,除了破损花生检测,还有花生的大小检测,因此在上述基础上进一步提出花生几何参数的计算方法。     

三波段光学成像系统设计及鬼像分析

为了对目标的多波段辐射特性进行测量,设计了一套300~1 000nm三波段光学成像系统.该系统共用同一入射窗口,采用两个直角棱镜进行分光,每个波段使用独立的光学成像镜头,能同时得到目标的紫外、可见光和近红外图像.利用LightTools软件对此系统的鬼像进行模拟分析,发现棱镜表面和窗口玻璃之间的光束多次反射之后,经过光学成像镜头聚焦到探测器靶面上,形成了目标的多重鬼像,大大降低了图像的对比度.实验结果表明:采用本文所述方案,三波段成像系统能达到较好的像质;将窗口玻璃和第一个棱镜的角度控制在7″之内可以消除鬼像,对使用棱镜作为分光元件的多波段光学成像系统的设计和研制具有一定的参考意义.     

利用线性液膜的红外热像测定YBCO的湿法化学刻蚀启动时长

提出了一种测定YBCO(YBa2Cu3O7-x)高温超导薄膜湿法腐蚀启动时长的红外热像新方法。该方法的实质是利用YBCO腐蚀时必然有化学热吸收或释放,从而引起YBCO表面液膜温度变化这一特点,通过红外热像实时监测系统,采集液膜温度变化过程的红外热像,从而判断反应启动时长。理论分析和实验结果均表明,YBCO表面2 mm宽线性液膜是较为理想的监测对象,因其同时具备温度变化信息和空间分布信息,可以将线性液膜中心作为理想的观测特征点;由滑动腐蚀液滴形成残留线性液膜具有温度变化灵敏度高的特点,YBCO(衬底为LaAlO3)竖直放置,可以表面避免液膜重力对启动时长的影响,获得更为准确的监测数据。由线性液膜的横向剖面灰度变化得到在本实验条件下YBCO薄膜与体积比H3PO4∶H2O=1∶300腐蚀液的反应启动时长介于0.3~0.4 s之间。