基于场景的红外成像系统盲元检测及校正

根据盲元的响应特性,给出了无需依赖黑体辐射定标的、基于时域平均野值提取的盲元检测算法,然后又提出了基于相关像素加权插值的盲元校正算法。详细探讨了盲元检测过程中阈值的设置方法,研究了参与加权估计盲元灰度值的像素数目对估计误差的影响。最后通过仿真实验对检测算法的准确性及校正算法的有效性进行了验证,实验结果表明:本文提出的检测算法结果准确,误检测率低。校正算法校正效果好,结果图像的RMSE低于两种常用校正算法。

基于场景的红外光学系统渐晕效应校正方法

渐晕效应是红外成像过程中普遍存在的现象。由于红外成像系统输出的场景亮度或对比度通常较低,所以渐晕效应对成像性能的影响非常严重,因此对渐晕效应的校正也显得尤为重要。对渐晕效应的产生原因做了分析,首先提出了一种渐晕快速校正方法。通过场景之间做差,提取背景信息。用二维高斯函数逼近背景灰度分布,得到较准确的校正因子,从而实现渐晕校正。然后利用方差信息改进了背景提取方法,使方法适用于较复杂的场景。提出像素点差值和的概念来评价校正效果,校正后差值和普遍减小到未校正差值和的1/5到1/2。两种方法均不需要亮度均匀分布的参考背景,即可实现对渐晕效应比较理想的校正。

荷载作用下采空区附加沉降的相似材料模拟研究

通过相似材料模拟实验,研究了不同煤层倾角的采空区在地表新增荷载后,地表和采空区上覆岩层内附加沉降的变化规律。研究表明:地表加载点与采空区的相对位置不同时,加载后地表的附加沉降量有明显不同,靠近采空区边界处的残余沉降量大,倾斜变形大;老采空区的附加沉降近似地随着荷载的增加线性增加,且采空区的附加沉降一般不超过地表最大下沉值的1/3,与采厚的比值小于5%;在相同的荷载作用下,倾斜煤层采空区的附加沉降比水平煤层大,且最大附加沉降值偏向下山方向;采空区上覆岩层下沉值随着岩层距地表深度的增加线性地减小;松散层的再次压实和冒落裂隙带的残余沉降是采空区附加沉降的主要影响因素。

基于多项式逼近的红外系统渐晕效应校正方法

渐晕效应是在红外成像时像平面中心区域较亮而边缘区域较暗的现象。渐晕效应对红外系统成像性能的影响非常严重,因此系统使用时有必要对渐晕效应进行校正。首先对渐晕效应的产生原因做了分析,然后提出了一种基于场景的渐晕校正方法。通过场景之间的方差信息提取背景,用多项式逼近背景灰度分布,得到校正因子,从而实现渐晕校正。为评价校正效果,提出具有统计意义的行间方差概念。分别利用星空和海面两种场景对校正方法进行验证。校正后行间方差减小到未校正行间方差的13.6%和3.8%,校正效果比较理想。

动态背景下的光流场计算方法

通过计算光流场来检测场景中的运动目标是计算机视觉中非常重要的研究课题,而光流场计算的精度直接关系到目标检测的准确性。针对实际拍摄的视频中由于背景存在运动而导致光流场中运动目标不突出的情况,提出了一种基于分块积分投影配准算法的光流场计算方法。首先利用提出的分块积分投影配准算法得到图像背景的运动参数,然后对背景进行运动补偿,再利用L-K算法求取运动补偿后图像中有效区域的光流场。通过真实视频对算法进行验证,并将结果与经典的L-K算法结果进行了对比。对比结果显示:本文所提算法计算得到的光流场中运动目标更加突出,算法效果较好。

红外成像传感器系统非均匀性成因研究

从探测器的响应特性、光学系统的相对辐射和外壳的杂散光三个方面对红外成像传感器系统非均匀性的产生原因进行了理论研究。红外焦平面阵列中,探测元与探测元间的结构及材料差异会影响量子效率及暗电流,从而影响探测元的响应特性。光学系统主要通过光瞳畸变矩阵影响场景辐射通量的分布,光学系统本身的辐射对非均匀性的贡献可以忽略。外壳的杂散光可分为高温部分和低温部分,忽略低温部分,引入系统冷屏效率的概念,建立了高温组件的辐射模型。该理论研究对光学系统的设计及非均匀性校正具有一定的参考意义。

新增荷载对采空区影响的相似材料模拟实验研究

以相似材料模型为基础,对老采空区上方进行多次分级加压,采用XJTUDP系统进行观测处理,得到了不同荷载下地表的变形规律以及相同荷载作用下不同岩层的变形规律,并通过回归分析得出了老采空区在新增荷载作用下地表下沉的预计公式,能够为老采空区上方新建建筑物的评价和治理提供一定的依据。

红外成像系统非均匀性快速校正方法

针对传统基于场景的非均匀性校正方法计算量大的缺点,提出一种快速校正方法。通过对图像序列进行分析,得出非均匀性的表现形式可看作是在理想视频上叠加一个固定图案噪声这一结论。首先对前k帧图像求取均值,得到包含非均匀性而且背景灰度趋于一致的均值图像;然后提取非均匀性噪声矩阵,将原始非均匀性图像与噪声矩阵做差,便可实现非均匀性的快速校正。利用仿真图像序列与实拍视频对方法进行验证,实验结果表明提出的方法能够有效对非均匀性进行校正,而且计算量较小,具有更快的校正速度。

舰船尾迹浊度计算方法

阐述了尾迹的浊度、消光系数及尾迹气泡数密度之间的关系,研究了尾迹浊度的计算方法,并给出1个计算实例。利用单个气泡的Mie散射理论,对尾迹不同直径气泡的消光系数进行求解。根据舰船尾迹中不同直径气泡数密度随深度的变化规律,以及尾迹各区域的气泡直径分布,建立了尾迹气泡直径分布模型。计算实例表明:尾迹深度越大,其浊度越小,尾迹对光线衰减能力越小。尾迹中心处浊度最大,尾迹对光线的衰减作用最强。该计算方法具有通用性。

红外焦平面阵列的非均匀性仿真方法研究

在研究红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array,IRFPA)非均匀性校正算法的过程中,需要通过仿真获取大量带有非均匀性信息的目标图像。根据IRFPA非均匀性的产生机理,分别建立了探测元非均匀性、读出电路非均匀性和漂移噪声的数学模型,并利用这些模型在理想图像上分别叠加了这三部分的非均匀性,最终获取了目标图像。在仿真过程中,假设非均匀性噪声符合高斯分布,通过设置模型系数使其具有不同的均值和方差,可以实现不同程度的非均匀性仿真。由于考虑了漂移噪声,本文方法的仿真结果更为符合实际情况。

红外焦平面阵列非均匀性的校正方法研究

针对读出电路与探测器产生的非均匀性,并对递归最小二乘非均匀校正算法(RLS算法)进行扩展和改进,提高非均匀校正的精度和算法的收敛速度。首先对红外焦平面阵列的非均匀性进行建模仿真,根据建立的模型利用局部恒定统计法对读出电路产生的非均匀性进行校正,然后采用自适应中值滤波算法(RAMF算法)对图像进行预处理,从而提供给后续RLS算法具有较低噪声的图像,实现RLS算法对探测器的非均匀性校正。仿真结果表明提出的算法能够有效地抑制读出电路对校正精度的影响,消除图像的非均匀性,同时采用RAMF算法对图像的预处理过程,能够加快RLS算法的收敛速度,提高信噪比,获得较好的非均匀性校正效果。

高潜水位矿区生态系统演变趋势研究:以淮南潘谢矿区为例

为了有效地应对高潜水位矿区煤炭资源开采后带来的生态环境问题,以淮南潘谢矿区为研究区域,应用遥感技术分析了耕地、水体分布以及景观格局,分析了生态系统结构的变化,得出了矿区生态系统结构总体变化规律以及不同生态系统相互转化规律。应用开采沉陷预测技术,基于矿区生态系统结构的变化规律,预测了生态系统演化趋势,得出的结论为:耕地面积逐年减少,矿区煤炭资源完全开采结束时,矿区的生态景观将由水域占绝对主导优势,矿区由陆地生态系统向水陆复合生态系统演变,土地利用模式将优化。

填充因子对微扫描系统成像质量影响分析

填充因子是探测器阵列设计的一个重要参数,因此有必要研究填充因子对微扫描系统成像质量的影响。以2×2微扫描方式为例,在详细分析微扫描技术能够减少由探测器欠采样造成的混淆效应的基础上,仿真了不同填充因子下的输出图像,引进结构相似度(SSIM)的评价指标,从图像质量评价的角度对仿真图像进行定量分析。仿真结果表明填充因子的增大能够减少混淆效应,提高成像质量。指出探测器填充因子的增大虽然能提高成像质量,但是对成像质量的影响是有限的,对图像的改善程度不大,并不是影响像质的主要因素,这对微扫描成像系统的设计提供了理论和应用参考。

舰船光学尾迹实时监测仿真系统研究

如何快速提取舰船尾迹光学信号特征并实时动态监测其强度变化,是当前急需开展的舰船光学尾迹抑制这一新技术研究的重要基础课题,为此研究设计了一种舰船光学尾迹实时监测仿真系统。介绍了它的设计思想、系统组成与功能,以及它与C3I的关系,研制了专用的海上光学尾迹监测仿真实验装置并利用该装置进行了初步的海上仿真实验,最后采用了相关的图像处理方法对实验采集到的尾迹图像数据进行数字化处理,以及利用仿真计算得到的一无量纲值Ci表征为某时刻舰船尾迹光学信号特征强度。海上仿真实验结果表明了该仿真系统在舰船光学尾迹监测中的可行性与有效性,相比于传统的舰船尾迹监测技术和方法,该监测仿真系统具有快速采集和处理数据、实时动态监测等优点,可为指挥员防御基于光学尾迹制导的鱼雷提供更快速可靠的辅助决策信息。

红外系统中渐晕效应的模拟方法研究

渐晕是红外光学系统中普遍存在的现象,导致最后产生的红外图像存在不应有的亮暗失真情况。对渐晕产生的原因进行了分析,实际系统中不仅有几何渐晕还有透镜造成的渐晕,这两者共同影响图像质量。根据渐晕产生的原因,基于图像像素处理法和光线追迹法建立渐晕效应的数学模型,得到仿真图像并对仿真结果进行分析。理论和实验结果表明文中建立的模型更加完善,有利于红外传感器总体系统的仿真。

基于结构相似度和保真度的红外成像传感器仿真评价方法研究

红外成像传感器系统典型效应建模与仿真的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,因此研究红外成像传感器系统的典型效应仿真评价方法具有十分重要的意义。针对目前红外成像传感器仿真评价方法不足的问题,基于结构相似度(Structural Similarity,SSIM)和保真度提出了一种红外成像传感器仿真图像验证评价方法。采用SSIM评价了仿真图像的亮度、对比度和结构相似度,并采用保真度评价了仿真图像的空间几何特征和灰度特征。实验结果表明,该方法可有效评价红外成像传感器的模糊、噪声等退化效应,适于对红外传感器建模与仿真图像进行客观质量验证与评价。

红外成像传感器效应建模与仿真的验证评价方法

为解决红外成像传感器系统典型效应建模与仿真的验证评价问题,基于全参考图像质量评价方法提出了一种验证评价方法。在红外实拍和典型效应仿真图像的基础上,采用逐像素比较和统计比较相结合的分析方法,综合直方图统计、结构相似度、保真度等评价指标进行全面验证评价。实验结果表明:综合评价结果与直方图、傅里叶频谱数据分析一致,与主观评判结果相符。该评价方法可有效对红外成像传感器效应建模与仿真图像进行置信度评价。

红外成像传感器建模与仿真技术研究进展

通过对红外成像传感器系统效应建模与仿真进行研究,不仅可以较真实地对红外成像武器系统进行分析、测试和评估,而且还可为红外传感器性能分析和设计提供依据,因此具有重要的军事和经济意义。分析了红外成像传感器效应建模与仿真方法的研究现状,详细介绍了几种典型的红外传感器模型,并对红外传感器效应建模与仿真技术提出了几点看法。

综放开采条件下河道治理的可行性研究

以鲍店矿泗河下采煤为例,通过理论分析和模拟计算,研究了煤层开采对堤体和河槽的影响,并对河下采煤后河道治理的可行性进行了分析。得出的结论主要有:河下采煤不仅引起河床、滩地下沉,堤顶高程降低,堤防、滩地及护堤地开裂,而且引起河势改变。可以通过先进的堤防加固技术、裂缝处理技术、护岸技术使河道的功能得到恢复。

采样红外成像系统的混淆效应研究

对红外焦平面阵列而言,欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程,在时间域分析了探测器的采样过程,在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响,根据混淆产生的机理,分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明:对周期目标会有混淆失真现象,改变了图形的几何形状,对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小,噪声对图像的影响占主导地位,而在高空间频率内混淆失真严重,噪声影响小,这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。