采用改进梯度互信息和粒子群优化算法的红外与可见光图像配准算法

针对传统互信息图像配准容易产生局部极值,以及传统梯度互信息配准方法计算量大等问题,在互信息和梯度方法基础上构建了一种改进的梯度互信息方法,该方法直接统计梯度图像的互信息,有效地将图像梯度信息和灰度信息结合起来,不仅保证了配准精度,而且较传统梯度互信息方法减少了计算量。在参量优化的过程中,针对传统粒子群优化算法易陷入局部极值的缺点,提出了改进的粒子群优化算法,该算法在传统粒子群优化算法基础上引入混沌优化思想和遗传算法中的杂交思想,不仅能够有效抑制局部极值,而且加快了收敛速度。多种红外与可见光图像配准实验结果证明,文中提出的算法能够有效提高配准精度和速度。

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一。距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现。在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象。在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像。

微光图像和紫外图像分析与融合方法研究(英文)

在分析了微光图像和紫外图像的特征以及双通道彩色夜视系统信息量的基础上,提出了微光图像和紫外图像双通道彩色夜视理论。在设计并试验了灰度调制法、谱域融合法、特有成分融合法的基础上,提出了微光图像和紫外图像假彩色融合的改进算法以及新算法,包括微光图像和紫外图像分段灰度调制法、图像差别提取法、基于物体对夜天光反射特性的成分分离法,以及体现图像传感器光谱响应和视觉自然感受的色空间映射法,取得了较好的效果。

红外与微光图像融合技术研究

进行了双光谱假彩色微光电视系统的原理与实验研究，对双谱探测技术、最佳匹配滤光技术、逼近白日景物真彩色的假彩色技术做了深入探讨。结果表明：通过红外与微光图像融合能显著提高图像分辨效果和人眼对场景目标的发现和识别概率．

脉冲红外激光助视夜视技术研究(英文)

在分析微光夜视系统视距理论的基础上,论证了用脉冲红外激光阵列助视提高微光夜视系统视距的可行性。针对激光助视易于暴露的缺陷,提出了微光夜视伪随机瞬态激光增强技术。系统研究了伪随机编码理论,并硬件实现了瞬态激光伪随机编码调制及同步图像捕捉控制电路。建立了脉冲红外激光助视微光夜视系统,进行了多次室内、野外试验及试验结果观测评估,取得了较好效果。

新型光谱测量技术发展综述

光谱测量技术在无损检测、地质勘探、农业普查等诸多方面均有广泛应用,且随着技术的发展,相关工艺器件近几年得到了长足的进步。在结合实际应用需求的前提下,比较全面地介绍了光谱测量技术的发展历史,以及近年来相关技术的研究现状和发展动态。并且从传统型、计算型、多路复用型三个角度较详细地总结了目前光谱测量的主要形式。着重介绍了包括计算层析、压缩感知、傅里叶变换、哈达码变换等多种光谱测量技术的原理及实现方法,并分别总结了优缺点。对目前光谱测量技术中亟待解决的问题进行了分析总结,对未来光谱测量手段的发展进行了展望。

微光图像中值滤波与众值滤波理论与实验研究

中值滤波法是图像平滑技术中常用的一种方法。但中值滤波法处理微光图像时有一定的局限性。该文对此做了进一步的实验与讨论，与众值滤波法进行了比较性研究。众值滤波法是对滤波窗口内所有像素点的灰度值作数学统计，并取出现几率最大的像素灰度值作为滤波结果，因此处理过的图像更接近真实。实验结果表明，众值滤波能有效地抑制微光图像中的尖噪声，对图像边缘的保护特性比中值滤波好。

微光图像麻点噪声滤波理论与实验研究

均值滤波法处理微光图像时会造成严重的图像模糊。该文对此做了进一步的研究与实验，采用一种新的改进性处理措施——麻点噪声滤波法抑制微光图像噪声。该方法是将滤波窗口内中间像素点灰度值与所有像素点灰度平均值的绝对差值同阈值进行比较，并根据比较结果决定滤波输出。实验结果表明，麻点噪声滤波能有效地抑制微光图像噪声，对图像边缘保护特性比均伍滤波好。

微光CCD噪声测试研究

该文在大量实践与调研工作的基础上，分析比较了目前国内外有关ＣＣＤ（电荷耦合器件）噪声参数的各种测试方案，阐述了微光ＣＣＤ噪声参数的测试技术与方法。

一种易于硬件实现的超快速中值滤波算法

在微光图象处理中，中值滤波法既能有效地抑制图象中的雪花噪声，同时对图象边缘、细节又具有很好的保护特性。该文研究给出了一种既简便快速又易于硬件实现的中值滤波算法，称之为超快速中值滤波法。该滤波器的设计思想是将二维滤波阵列分解为一维进行计算。理论分析及试验结果表明，对于ｎ×ｎ大小的方形滤波窗口，这种方法的运算时间只是普通中值滤波法的１／ｎ，但这２种方法处理效果基本相同。这对于硬件实时处理具有很高的利用价值。

微光CCD摄像器件综合特性的分析与比较

ＣＣＤ的优良特性使其在微光电视技术领域得到了广泛运用。本文对各种微光ＣＣＤ摄像器件的综合特性例如信噪比、探测率、动态范围与计数模式等进行了详细的研究与对比，并得出基本结论。

微光图像信噪比自动测试与分析系统

视频信噪比（ＳＮＲ）是微光摄像机的一项重要的综合性指标，在评价和设计新型微光摄像机方面起着举足轻重的作用。利用数字存储示波器与微机联合测试视频ＳＮＲ是我室的一项创新。本文详细介绍我室研制的微光摄像机信号噪声特性测试与分析系统。

一种数字视频信号噪声测试系统的外触发电路

视频信噪比(SNR)是微光摄像机的一项重要的综合性指标,对它的测试与分析在评价和设计新型微光摄像机方面起着相当重要的作用。该文通过数字存储示波器与微机联合测试视频SNR,从而建立性能完善的微光摄像机信号噪声特性测试系统,并论述了数字存储示波器用于测试视频SNR时外触发电路的设计与制作过程。

红外图像直方图双向均衡技术研究

提出了新颖的红外图像直方图双向均衡技术 .该技术在进行直方图均衡化处理的同时 ,消除灰度冗余 ,并在整个显示范围内对图像灰度级进行等间距排列 ,从而获得灰度连续的红外图像 ,解决了热像仪信号处理中输入信号大动态范围和显示输出的小动态范围的矛盾 .实验表明该技术能够使红外图像的细节和清晰度得到明显的增强 .

三通道偏振成像系统及系统误差校正方法

为了解决现有偏振成像系统难以满足目标检测和跟踪等实时图像处理领域的要求,提出一种实时三通道偏振成像系统,并对该系统存在的视场差异和非一致性误差提出了校正方法.该系统采用三个独立通道采集0°、60°和120°方向上的偏振图像,针对三个独立通道之间存在的视场差异提出了采用尺度不变特征转换配准法进行校正的方法;同时针对三个独立通道之间的灰度响应非一致性现象,根据积分球的退偏特性和探测器的线性响应模型,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了校正.对比实验证明:1)本文提出的三通道偏振成像系统进行校正后的成像效果能够接近单通道偏振成像系统的水平;2)该系统能够在实时采集图像的同时,克服了多通道带来的偏振图像质量下降问题,提高了实用性.

红外焦平面微扫描空间分辨性能分析与估算

受器件水平的限制,国内红外焦平面热像仪的空间分辨能力较国外先进产品尚有不小的差距。依据John Johnson准则,结合红外焦平面热像仪的调制传递函数(MTF)与最小可分辨温差(MRTD)的分析,发现当前国内应用最广的320×240像元红外焦平面热像仪的空间分辨能力与32元CMT热像仪存在一定的差距,其原因是红外焦平面热成像系统的空间分辨能力由MTF与MRTD联合决定,而非取决于焦平面探测单元尺寸决定的几何极限;分析了采用插值等电子变倍的方法实现像素的倍增,以提高红外焦平面热成像系统空间分辨性能的可行性;并对辐条状图案进行了仿真实验,结果表明:虚拟微扫描及微扫描技术能有效提高红外焦平面热像仪的空间分辨能力。

基于频域的激光水下传输后向散射理论分析

提出了用高通滤波技术实现激光水下传输后向散射消除,基于频域对激光水下传输后向散射进行了深入的理论研究。研究主要分四步完成:首先分析了散射特别是多次散射对激光水下传输透过率的影响;其次建立了激光水下传输后向散射研究的物理模型并推导出后向散射随时间变化规律;然后利用傅里叶变换研究出后向散射信号的频域特性;最后通过代入典型数值的计算,证明了用高通滤波法实现激光雷达的后向散射消除是完全可行的。

循环步进延时距离选通水下微光三维成像

为消除水下主动成像背向散射效应的影响,提高水下成像的作用距离,同时扩大成像探测的范围,提高水下目标的探测与识别概率,在研究距离选通水下主动成像探测的基础上,提出了循环步进延时控制距离选通同步脉冲产生机理,使同步选通脉冲循环延迟时间序列与拟探测区域的距离序列相匹配,实现不同距离情况下水体的扫描成像,再通过三维图像生成实现水体的三维成像显示;研究了循环步进延时控制的机理,设计了基于循环步进延时同步控制的距离选通水下微光三维成像装置。实验表明:与常规距离选通成像方式相比,该方法扩大了成像探测的范围,提高了目标的探测与识别概率。

布里渊散射在水下激光成像探测中的应用

水下光电成像探测是声纳技术的一种有效补充,然而水下激光成像的后向散射效应严重影响了水下光电成像探测的分辨能力与探测距离。基于激光水下传输的布里渊散射理论,分析了蓝绿激光及其布里渊散射水下传输特性,研究了基于光子晶体滤波器的布里渊散射频移检出技术,设计了同步扫描布里渊散射水下成像装置以及距离选通布里渊散射水下成像装置,以布里渊散射频移的空间分布替代场景反射光强度的空间分布进行水下成像探测,高效抑制水下激光成像后向散射噪声,提高成像探测的作用距离。布里渊散射水下激光成像探测机理的探索将为水下目标光电成像探测技术的发展开辟新的途径。

单通道双谱夜视系统中的光谱匹配及滤光技术

在分析夜间自然辐射、目标和背景自身的辐射以及反射光谱特性的基础上,结合微光CCD摄像机的光电阴极响应谱线,提出光谱分割的设想,并据此设计单通道双谱微光夜视系统方案.依据光谱匹配及滤光技术的原理,提出光学薄膜设计及制作要求.对实际制作滤光膜的分谱特性进行了实验研究.结果表明:滤光薄膜的分谱效果对于单通道双谱微光系统提高目标识别概率是有效的.