红外偏振成像系统高速处理模块设计

基于中波制冷320256红外焦平面探测器，设计了以FPGA为处理核心，集SDRAM存储器及其他功能模块电路为一体，适用于时间分割型偏振成像系统的高速成像处理模块。处理模块主要由前端与探测器相连的驱动板、以FPGA为核心的处理板和系统电源板等组成，实现了盲元补偿、非均匀性校正、平台直方图均衡、线性映射等算法和校正参数的在线计算，具有内外同步可切换、积分时间连续可调的功能，能够输出分辨率为320256像素、帧速为200 fps的高质量红外图像，满足偏振成像系统对运动目标的实时探测要求。采用旋转偏振片的方法对带凹槽塑料水杯开展偏振成像实验，提取出有效的Stokes参量图像，观察到显著的偏振特性。该处理模块可广泛用于空间目标探测、地雷探测、海上搜救及伪装目标的探测等领域。     

基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成,需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响,进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型,推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式,得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型,通过合理简化偏振信息表达式,仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致,为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。     

基于MPMAP序列红外图像高分辨力重建和非均匀性校正

红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性校正是获得高性能热成像的基本保证,非均匀性校正(NUC)算法是当前国内外研究的重要方向.鉴于序列图像的超分辨力复原方法和基于场景的NUC算法都需要存在微位移的多帧序列目标场景图像,本文在Poisson和Markov分布假设的基础上,将超分辨力复原与NUC结合,针对存在非均匀性的红外...     

热释电型非制冷焦平面热像仪调制斩波器的分析——斩波器与信号读出模式

对阿基米德斩波器及其工作状态进行了模拟，分析了探测器像元的曝光时间、曝光顺序、信号读出及其对后续信号均匀性处理的影响．结果表明：探测器曝光的非均匀性与信号读出模式直接影响后续信号的均匀性处理，阿基米德螺旋线的参数、探测器几何尺寸、斩波器与探测器的相对位置等均影响探测器的曝光顺序和电荷均匀性．在热成像系统总体设计以及电子处理系统设计时，必须综合考虑斩波器各参数的影响。     

采用前置栅网滤波的红外点目标探测方法

根据红外热成像系统前置栅网的衍射效应,分析其应用于点目标探测领域的可行性;提出了一种基于前置栅网滤波的红外点目标探测方法,详细介绍了算法处理流程,该算法通过背景抑制、图像分割、图形匹配有效地实现了对前置栅网滤波后的点目标像探测;最后,将其与传统的TBD探测方法进行比较。实验结果表明:该方法由于使点目标实现了特定形状的扩展,能更好地区分真实目标和噪声,同时降低算法复杂度,能够实现实时处理,具有很好的应用前景。     

HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法

为了适应具有太阳、干扰弹、火光等强辐射背景下的高性能热成像应用,可适应温差达1 000~5 000 ℃以上强辐射干扰场景的HDR热成像成为国内外发展的重要方向。虽然HDR热成像系统动态范围测试系统组成与传统测试系统没有明显的差异,但目前尚没有适宜的测试方法和仪器,其核心在于缺乏大动态范围动态红外辐射源靶标。研究了一种HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法,设计了一种新型的HDR动态红外辐射源阵列靶标,可获得温差不低于1 000 ℃的HDR动态红外辐射,实现HDR热成像系统动态范围特性的客观测试。实验结果表明:HDR动态红外辐射源阵列靶标在温度范围、稳定性、精度、调制频率等方面满足测试评价的要求,可实现快速、可靠的HDR热成像系统动态范围特性测试,对于推进HDR热成像技术研究和系统测试评价具有指导意义。     

基于MEMS陀螺仪及压电微摆镜的光机电联合稳像技术

针对光电平台抖动造成图像平移和旋转导致图像模糊的问题,研究了一种基于MEMS陀螺仪和压电微摆镜的光机电联合稳像实验系统,主要包括MEMS陀螺仪及控制器、压电微摆镜及控制系统和上位PC机后处理系统等.通过位于可见光摄像机上的MEMS陀螺仪及控制器的Kalman滤波获取当前帧相对参考帧的旋转角度,PC机同步采集摄像机的视频图像并计算出图像旋转量进行补偿;采用二维灰度投影法对图像二维偏移量进行估计,分离意向运动和随机抖动,得到抖动偏移量,控制成像光路中的压电陶瓷微摆镜进行光机补偿校正;进一步结合参考图像采用数字稳像方法进行第2次偏移量补偿,实现了对偏移量的大范围和高精度校正,得到清晰图像.实验表明:该系统对角度的稳像精度小于0.4°,对二维平移的补偿精度达到1个像素,图像帧频达到25 fps,可对存在平移和旋转的抖动图像进行有效的校正.     

激光距离选通成像技术及其组合应用模式综述

激光距离选通成像系统与热成像系统组合应用模式已成为国内外关注的发展趋势之一.简要阐述了激光距离选通成像系统的工作原理及技术特点;结合国外最新出现的主/被动成像组合模式,介绍了4种典型实验系统:单纯的激光距离选通成像系统、短波红外距离选通成像+热成像组合系统、热成像+激光雷达共光路组合系统、多波段双模成像系统,分析了各组合系统的结构组成、核心器件和技术优势;介绍了相关实验研究结果,着重介绍了两种新的成像模式——非视域成像模式和双基成像模式.分析了激光距离选通成像技术的发展趋势,对发展新型激光距离选通成像技术和装备具有参考价值.     

相对论修正下的宽电子束聚焦的普遍理论

本文由曲线坐标系下的相对论修正普遍轨迹方程出发,考虑包含阴极物面的宽电子束聚焦的情况,推导了曲线坐标系下的主轨迹方程与曲近轴轨迹方程,研究了满足正交条件的近轴系统的特性。曲线坐标系下的细电子束聚焦问题以及非相对论修正的宽电子束聚焦问题均可视为本文的特例。     

红外目标探测的混合编程算法研究

文章提出一种利用成熟算法实现工具并辅以高级语言开发平台,进行红外目标探测的方法.该方法在VC++语言平台上,利用Matlab提供的最新编译器,将Matlab的m文件编译成VC++语言可调用的动态链接库文件,从而实现红外目标探测的混合编程.该方法不仅可以降低程序开发难度,同时可以缩短开发周期.文章给出了一个利用VC++和Matlab进行红外目标探测的混合编程实例.