面向真实场景的单帧红外图像超分辨率重建

现有的红外图像超分辨率重建方法主要依赖实验数据进行设计,但在面对真实环境中的复杂退化情况时,它们往往无法稳定地表现。针对这一挑战,本文提出了一种基于深度学习的新颖方法,专门针对真实场景下的红外图像超分辨率重建,构建了一个模拟真实场景下红外图像退化的模型,并提出了一个融合通道注意力与密集连接的网络结构。该结构旨在增强特征提取和图像重建能力,从而有效地提升真实场景下低分辨率红外图像的空间分辨率。通过一系列消融实验和与现有超分辨率方法的对比实验,本文方法展现了其在真实场景下红外图像处理中的有效性和优越性。实验结果显示,本文方法能够生成更锐利的边缘,并有效地消除噪声和模糊,从而显著提高图像的视觉质量。

数字化红外焦平面技术

数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟-数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字读出,配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。通过中波640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试,表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点,是红外热成像系统的技术发展趋势。

高性能低噪声数字读出电路

红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150μV,互连中波探测器测试NETD为13 m K。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 m K,动态范围超过90 dB,帧频达到1000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。

小面积、微功耗增量型Sigma-Delta ADC设计

模拟数字转换器(ADC)是智能化传感器的一个重要组成部分。阵列型传感器应用对ADC的功耗及芯片面积都具有较高的要求,同时传感器本身特性要求ADC具有较高的精度,对阵列型传感器用ADC的设计提出了挑战。在分析各类型ADC的性能优劣势的基础上,提出了应用增量型Sigma-Delta ADC来设计阵列型传感器应用。介绍了增量型Sigma-Delta ADC的架构设计以及电路设计,并在0.18?m CMOS工艺下流片。在40 k S/s的转换速度下,所设计的ADC达到了15 bit的精度,功耗为58?W,单个ADC的芯片面积为10?m×530?m。测试结果表明增量型Sigma-Delta ADC非常适合于阵列型传感器应用。

数字红外焦平面探测器(特邀)

相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦平面探测器的区别与特点;然后,又详细介绍了列级ADC数字读出集成电路以及数字像元读出集成电路的架构及具体电路模块,分析了数字读出集成电路的各模块电路及与性能的关系,并展望了数字读出集成电路的技术发展趋势。随着红外焦平面探测器向大面阵、小像元及高性能发展,对数字读出集成电路也提出更高的技术要求。通过读出集成电路架构以及模块电路的技术提升,列级ADC数字读出集成电路将普遍应用于大面阵、小像元红外焦平面探测器,而数字像元读出集成电路将普遍应用于长波红外焦平面探测器。

低照度CMOS图像传感器技术

与其他固体微光器件相比,低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势,是固体微光器件发展的重要方向。但目前低照度CMOS图像传感器的微光性能还不能满足夜视应用要求。本文介绍了低照度CMOS图像传感器及提高其灵敏度的几种技术途径,采用低照度技术后CMOS图像传感器性能已接近实用要求。随着CMOS工艺技术的不断发展及低照度CMOS图像传感器研究的不断深入,在不远的将来,低照度CMOS图像传感器将成为固体微光器件的重要一员。

一种大功率直流溅射电源的设计

介绍一种大功率直流溅射恒流电源的设计。该设计解决了溅射过程中的打火及电流不易控制的问题。经实用证明，该设计达到了预期的效果。

数字化中波红外焦平面探测器组件研究进展

介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路(ROIC)角度出发,阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下,以色列、法国都推出了小像元(中心距为10μm及以下)、高温工作、数字化输出的百万像素中波红外焦平面探测器组件。最后介绍了昆明物理研究所在数字化红外焦平面探测器组件研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破列级ADC数字读出电路关键技术后,研制出一系列中心距(15μm、20μm、25μm)的640×512列级ADC数字化中波红外焦平面探测器组件,主要技术指标与国外同类数字化中波红外焦平面探测器组件相当。

基于不同积分时间帧累加的红外图像超帧方法

针对大多数常规红外成像系统单帧成帧时间内探测器组件响应动态范围有限,以及超帧算法需要借助其他复杂装置或专用电路的不足,提出了一种基于不同积分时间帧累加的红外图像超帧处理方法,采用电子学处理方法对整个超帧处理过程进行了研究。分析了限制红外探测器响应动态范围的原因,简单介绍了帧积分方法的原理和利弊。然后对不同积分时间下获得的图像进行了非均匀性校正、帧信息融合和新帧映射。实验结果表明:本文方法提高了系统的噪声等效温差(NETD),捕获了更多的场景原始图像信息,丰富了图像的灰度层次,增加了图像的信息熵。该方法能够等效拓展探测器的响应动态范围,增加场景原始信息的捕获,提高成像系统的输出信号信噪比以及探测灵敏度。

大动态范围、高灵敏度红外焦平面数字像元读出电路技术(特邀)

长波红外探测器一直以来受到读出电路电荷存储容量的限制,导致信噪比、动态范围和灵敏度都难以提升,制约了长波红外成像系统的发展和应用。文中对比分析了模拟像元和数字像元读出电路技术,介绍了数字像元焦平面的发展现状和主要架构。采用脉冲频率调制方案设计了384×288(25μm)和256×256 (30μm)两款数字像元读出电路,其中比较器设计提高了功耗效率和强壮性,并耦合碲镉汞探测器形成长波数字焦平面探测器组件进行测试,结果与国内外相关工作进行比较分析,峰值噪声等效温差分别达到3.4 mK和1.9 mK,动态范围达到96 dB。测试结果表明,数字像元技术显著提升了长波红外焦平面的灵敏度和动态范围,是提高红外探测器性能的有效途径。

甚高灵敏度红外探测器读出电路研究进展

在读出电路有限的像元面积内获得尽可能大的电荷存储量是实现甚高灵敏度红外探测器的关键。基于脉冲频率调制的像元级模数转换(ADC)是实现甚高灵敏度红外探测器读出电路的主要方法,阐述了像元级脉冲频率调制ADC的原理,介绍了美国麻省理工学院林肯实验室、法国CEA-LETI在像元级数字读出电路的研究进展。作为从立体空间拓展电路密度的新技术,介绍了三维读出电路的研究进展。最后介绍了昆明物理研究所甚高灵敏度红外探测器读出电路的研究进展。利用像元级ADC技术和数字域时间延迟积分(TDI)技术,昆明物理研究所研制的长波512×8数字化TDI红外探测器组件,峰值灵敏度达到1.5 mK。

红外图像校正与增强技术研究现状

非均匀校正和视觉增强是红外图像处理的关键性技术,其主要是为了解决红外系统在光学、焦平面、读出电路等设计和工艺中存在的问题。基于此,在非均匀校正方面,概述了近年来基于场景的非均匀校正技术和去除"鬼影"现象的发展现状。在视觉增强方面,从灰度值的动态压缩角度阐述了传统方法和红外图像细节增强技术的最新研究成果,以及640×512中波数字化焦平面探测器在增强方面采用的最新技术和成像效果;并从分辨率增强角度介绍了"微扫"技术在红外系统分辨率增强方面的突破技术和相关产品。最后,对红外图像处理发展趋势进行了展望。

碲镉汞双色红外焦平面读出电路研究进展

介绍了碲镉汞(MCT)双色红外焦平面探测器的研制背景,及美、英、法等西方发达国家的发展现状。从读出电路(ROIC)设计角度出发,重点阐述了上述3个发达国家的碲镉汞双色焦平面器件结构类型和相应读出电路设计特点。最后介绍了国内昆明物理研究所在碲镉汞双色焦平面读出电路研究方面取得的进展。昆明物理研究所研制出两种碲镉汞双色焦平面读出电路,一种是适用于双铟柱半平面器件结构的128×128双色信号同步积分读出电路,另外一种是适用于单铟柱叠层器件结构的640×512双色信号TDMI(时分多路积分)读出电路。两种读出电路芯片在77 K条件下正常工作,主要功能及性能指标与国外同类产品相当。

像素级数字长波制冷红外焦平面探测器研究进展

介绍了美国、法国等西方红外强国在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。基于像素级ADC(模数转换)数字读出电路(ROIC)的不同实现架构,阐述了美国MIT实验室、法国Sofradir及CEA-Leti公司开发的像素级ADC数字读出电路原理及像素级数字化长波制冷红外焦平面探测器的最新研究成果。最后介绍了昆明物理研究所在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破像素级ADC设计等关键技术后,研制出320×256(30?m中心距)像素级数字读出电路,并与相同规格的长波制冷红外焦平面探测器互连,主要性能参数与国外同类像素级数字化长波焦平面探测器相当。

第三代红外焦平面探测器读出电路

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 m K量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me-以上的电荷处理能力和100 d B左右的动态范围(Dynamic Range)才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响。随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能。以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术。CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能。

阵列型图像传感器模数转换技术

阵列型图像传感器的信号读出方式对整个传感器的性能有较大的影响。在新型的数字化图像传感器中,光电信号的多路传输在数字域实现,实现了信号的无损传输,提高了图像传感器的通道隔离度及抗干扰能力。模拟数字转换器(ADC)是数字化图像传感器的重要组成部分,其性能对整个成像系统的性能有重大影响。以阵列型图像传感器对ADC的要求入手,分析了ADC各性能参数对阵列型图像传感器性能的影响,介绍了数字化图像传感器的各类结构及适用于阵列型图像传感器的不同ADC及其实现方式。CMOS工艺技术的发展使得像素级ADC技术进入实用化阶段,像素级ADC技术可以利用数字积分技术有效提高图像传感器的动态范围,使得光电信号积分及多路传输都在数字域进行,极大地提高了图像传感器的性能。

地铁刚性接触网燃弧与受流质量探讨

在地铁工程建设过程中,对刚性接触网的施工质量进行严格控制,加强刚性接触网关键技术管理工作,对保证接触网的安全性有至关重要的作用。地铁刚性接触网燃弧问题会对接触网的安全性产生影响,在开展刚性接触网燃弧和受流质量管理工作时,需要明确燃弧问题的危害和原因,了解燃弧和受流问题之间的联系,加强在地铁运行中弓网燃弧检测与分析,提升受流质量管理水平。

腐败官员的情妇犯罪适用罪名研究

随着党和政府反腐败行动的不断深入,越来越多的官员受到党纪国法的制裁,而在这些官员的身边几乎都能看到情妇的存在。根据罪责刑相适应原则,在对官员的犯罪行为进行惩处之外,其情妇应当根据不同的犯罪行为而适用不同的罪名定罪处罚,以达到惩治犯罪行为、净化社会风气的目的。

640×512数字化InGaAs探测器组件

数字化InGaAs探测器是短波红外探测器技术发展的一个重要方向,它不仅可以提升系统的集成度,还可以提升成像系统的各项技术指标。通过将模拟-数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字化读出电路是数字化InGaAs探测器的技术核心。文中介绍了640×512数字化读出电路的设计与实现,并与InGaAs探测器通过铟柱进行倒装互联形成了数字化InGaAs探测器组件。通过对探测器组件的测试得到读出噪声为230μV,峰值量子效率为65%,在300 K温度下探测率为1.2×10^12 cmHz1/2/W,在60 Hz帧频下功耗为94 mW。测试结果表明,数字化InGaAs探测器组件具有低读出噪声,高线性度,高传输带宽,高抗干扰性等特点。