基于实测数据的凝视红外系统重构方法

为充分评估基于凝视红外成像体制精确制导武器的性能,利用高可信度的数字建模仿真成为国内外普遍关注的重要途径.鉴于产品研制过程中能够获取大量的实测数据,从采样、信号传递、噪声以及空间传递等理论出发,结合典型红外场景仿真平台中理想传感器的设计,完成了基于实测数据的凝视红外成像系统重构方法研究,并利用三维噪声模型、计算机模拟图像进行了重构效果的精度验证分析.最后通过灵敏度阈值开展了实验室内验证试验,从综合性能评估实例的角度上,再次证明了该重构方法有效,为凝视红外制导武器的实战化评估应用奠定基础.     

基于全光谱拟合法的VO2薄膜光学常数计算

为实现对VO2薄膜光学常数的测量,本文在全光谱拟合法的基础上,首先利用导纳矩阵法推导出透射率T与薄膜厚度d、折射率n以及消光系数k的函数关系,然后利用单纯形法得到其优化函数.最后采用Matlab编程方法对低温态、高温态VO2薄膜的红外透射率进行了全光谱拟合,得到折射率和消光系数等VO2薄膜光学常数的拟合曲线.结果表明:拟合曲线与已有研究结果及实测曲线基本吻合.采用全光谱拟合方法得到的光学常数能较准确的对VO2薄膜进行描述,为最佳膜厚设计提供了依据.此外,为更简便地描述VO2薄膜的光学常数,本文还引入了Cauchy色散模型方程,对全光谱拟合方法得到的中远红外波段(2.5~15μm)的光学常数结果进行了拟合.     

天基红外动目标检测系统的仿真和评估

为了更有效评估红外探测系统的性能,评估系统的成像质量,根据动目标序列图像的检测原理,结合建模仿真技术,设计并开发了基于Matlab平台的天基红外动目标检测仿真系统,进行了实验仿真.该仿真系统以红外探测成像系统的图像作为输入,对图像进行灰度算法和信噪比分析,反映红外探测系统的成像质量,实现单帧检测以及多帧关联检测,输出检测率、虚警率和目标运动轨迹,并能够对检测算法进行评价.通过探测波段和空间分辨率的研究对天基红外探测系统的谱段选择、空间分辨率的设计有较强的工程应用指导价值.     

基于非下采样剪切波变换域三变量模型图像去噪算法

结合非下采样剪切波变换域三变量阈值滤波和多分辨引导滤波,本文提出一种去除高斯白噪声的图像去噪的有效方法.在非下采样剪切波变换域中,以三变量非高斯模型对方向带通子带系数间相关性进行建模,采用最大后验估计理论推导出三变量收缩阈值函数.此外,对低频子带系数采用多分辨引导滤波进行平滑处理,以达到更好的噪声抑制效果.实验结果显示,本文所提去噪方法可以有效抑制噪声同时保留更多的图像细节信息,与其他滤波算法相比,该去噪算法可得到更高的客观数据及更好的视觉效果.     

自适应复杂背景干扰的运动目标检测算法

基于视频图像的运动目标检测,是根据目标的像素特征来判别出相对于背景运动的目标,当图像背景动态变化时,将难以区分背景和运动目标的像素特征,易造成检测错误.复杂背景下的运动目标检测是一大难点,目前主流的运动目标检测算法在背景灰暗、水面波动、气流颤动等复杂背景干扰下,难以准确地检测出运动目标.针对上述问题,提出一种自适应复杂背景干扰的运动目标检测算法,采用新的前景判断和背景模型更新方法,同时设计了一种创新型自适应阈值更新方法,当视频背景变化时,自动更新阈值.该算法增强了对复杂背景、镜头抖动的抗干扰能力,通过各种视频测试,背景点检测正确率达到0.9958,前景点检测正确率达到0.8012,极大提高了前景检测率,而且该算法满足高实时性要求,对复杂背景下的运动目标检测有显著效果.     

部分云覆盖下红外辐射传输模型及对火山灰云的敏感性研究

针对我国新一代地球同步气象卫星FY-4的预期发射和数据应用,本文借助与FY-4卫星成像仪类似的Meteosat-8卫星的SEVIRI仪器数据资料开展先期研究,建立了一种部分云覆盖条件下红外辐射传输模型,模拟了不同大气条件、火山灰云高度、有效云量和观测天顶角情况下卫星观测的红外通道的亮度温度的变化.美国标准气候态大气廓线和火山灰区实时大气廓线两种模拟结果都表明,模型模拟的8.3～9.1μm,9.8～11.8μm,11～13μm,12.4～14.4μm的入瞳亮度温度对云高度、有效云量较为敏感,基本呈线性相关;卫星天顶角对模拟的辐射亮温的影响相对较小.通过不同大气廓线状态和火山灰云发射率情景下的测试结果表明,只有同时考虑大气条件和火山灰云通道发射率的差异后,模式才能够较好地模拟出火山爆发情景下火山灰云中酸性物质在11μm和12μm的反吸收特性.与大气条件相比,通道的发射率差异对火山灰云的遥感建模更为重要.因此,可在传统的分裂窗通道的基础上,通过热红外多通道亮温及亮温差异信息联合反演火山灰云高度和有效云量等因子,提高部分覆盖下火山灰云的微物理参数的反演精度.本研究为建立基于我国新一代静止气象卫星FY-4数据的火山灰云浓度定量反演模型提供了理论基础.     

跌落冲击载荷下焊锡接点金属间化合物层的动态开裂

跌落冲击载荷作用下,含铅焊锡接点与无铅焊锡接点的破坏模式明显不同,而导致这种差异的原因目前尚不明朗.论文提出了一种可用于模拟焊锡接点在跌落冲击载荷下破坏行为的有限元模型,此模型中,金属间化合物(IMC)与焊料间的界面采用粘性区模型(CZM)来模拟其损伤开裂过程,而IMC层内的破坏程度则通过计算其能量释放率来判断.通过对板级封装跌落冲击过程的数值模拟发现,与无铅焊锡接点(Sn3.5Ag)相比,含铅焊锡接点(Sn37Pb)与IMC间的CZM层更容易发生损伤破坏,而该层的开裂会减小IMC层的应力,即降低了其内部的开裂驱动力,从而缓解了IMC层裂纹的起始和扩展.     

结构疲劳寿命分析的模糊凸集模型

针对刚性凸集模型在表达实际参数不确定性时的局限,提出了寿命参数的模糊集合模型及寿命估计方法.根据区间模型的内切和外接椭球确定了模糊集合边界的内、外缘及超椭球尺度参数的隶属函数,建立了疲劳寿命估计的模糊约束集.提出了基于Taylor二次展式和Lagrange条件极值法的寿命估计方法,构建了疲劳寿命的模糊极大集和模糊极小集.给出了模糊凸集约束下疲劳寿命极值求解的模拟算法.通过工程算例,对模糊凸集方法、凸集方法和概率方法进行了比较,结果表明,当统计数据缺乏时,模糊集合方法更贴切实际,计算结果更准确合理,是对凸模型方法和概率方法的发展和完善.     

有限变形下单晶变温本构模型

论文构造了单晶热弹粘塑性的本构模型,模拟材料在不同温度下的力学行为.该模型以晶体热运动学作为分析变形的基础,即考虑温度变化情况下总体变形梯度的乘式分解,建立温度影响下的以弹性变形梯度为基本变量的控制方程来描述单晶材料的变形,算法采用隐式积分方法来求解控制方程以保证计算的稳定性.模型能反映单晶材料变形过程中温度对应力-应变响应的影响.     

黄瓜卷须II：显微组织与力学行为的实验模拟

对卷须显微组织的研究表明,它的一侧存在一个双层凝胶状细胞的纤维带,当卷须外端拴住支撑物后,此纤维带出现不对称的木质化收缩,引起卷须自盘卷. 老卷须的弯曲刚度远大于扭转刚度,因此盘卷成的螺旋弹簧在拉伸时刚度增加,盘卷圈数增加. 卷须的力学行为可以由预应力双层复合条的力学模型来模拟,据此,北京航空航天大学材料力学实验室开发了一个选修教学实验.