基于图像评价的周视成像参数优化设计

利用相机与场景的相对运动可以实现可见光周视成像,针对图像最优化和实时性问题,提出了一种基于图像综合评价的系统参数最优设计方法。首先根据转台运动速度,分析可见光相机的参数范围;然后根据系统应用场景的特点选择不同的评价函数对单帧图像进行综合评价,根据评价结果选择最优的系统参数,进而获得最好的成像质量。实验结果显示,该方法是有效可行的,得到的图像细节清晰,色彩丰富;而且系统能够改变全景图像的刷新速率,实时显示周视图像;同时该方法能够适应不同的应用场景,易于工程应用。

周视红外成像搜索系统中的实时目标检测方法

在周视红外成像的预警搜索系统中,大视场下红外图像的背景成分十分复杂;与此同时,高分辨成像使得图像数据量也急剧增加。针对周视成像系统中红外图像的特点,提出了一种基于分块图像加权熵值矩阵的快速目标提取算法:首先根据大视场下红外图像的空间分布特性,对原始图像建立子图像块矩阵;然后提出一种加权熵的特征判别函数,建立子图像块的加权熵值矩阵;最后分析了基于加权熵矩阵自适应阈值选取方法,对背景进行分类并快速提取目标兴趣区。实测数据结果表明:该算法流程是一种适合大视场条件下的有效目标检测算法,且具备良好的工程应用性。

周视扫描成像系统的转台转速高精度控制

为实现基于转台的像移补偿型周视扫描成像系统的高分辨率稳定成像,提出了一种复合控制算法对永磁同步电机驱动的扫描转台进行转速跟踪控制。根据转台的载荷特点及电机的数学模型,建立了包含机械参数不确定性和快变转矩扰动的单采样率控制系统模型;采用快速非奇异终端滑模和扩张高增益观测器复合控制实现了转速跟踪控制;采用快速非奇异终端滑模实现了最大转矩电流比控制;最后,分析并验证了基于上述复合算法的转速跟踪控制性能。实验表明:在转台转速设定为120 r/min或240 r/min时,采用该复合算法的转速跟踪误差均小于0.1%。与PI控制、快速非奇异终端滑模控制及线性滑模+观测器控制相比,采用该复合算法的转台转速响应具有无超调、抗扰动性能更强、跟踪精度更高的优点,能保证所述周视成像系统获得清晰稳定的周视全景图像。

折反式周视红外成像系统光学设计

为增大周视成像系统视场的同时有效降低红外光学系统的复杂度,采用折反式光学结构,通过反射镜及透镜光焦度的合理分配,引入衍射面。分别设计了视场为360°×(--40°～50°)的折反式一次成像非制冷红外周视成像光学系统及视场为360°×(--30°～50°)的折反式二次成像光学系统。其工作波段为8～12■m,光学系统F数为1.2。该系统可实现360°全方位和一定俯仰角度范围内凝视成像。设计结果表明,该系统的结构简单紧凑,后截距大,成像良好,在空间频率20 1p/mm处的调制传递函数(Modulated Transfer Function, MTF)值大于0.4,能满足应用需求。

非全对称五面镜单视点折反射红外周视系统

综合多视点周视系统和单视点折反射周视系统的优势,充分利用前者空间分辨力高和后者无需拼接直接成像的优点,提出了一种分孔径、单视点的非全对称五面镜折反射红外周视系统方案,构建了单视点约束的非全对称五面镜结构设计流程。针对车辆驾驶应用中前方/左右侧、后方对行人探测距离要求的不同(分别为200 m和145 m),使用三套焦距5.8 mm和两套焦距4.1 mm的红外成像组件,构成前方、左、右侧均为64°视场、后方为两个84°视场的非全对称五面镜折反射红外周视原型系统,实现对水平360°、俯仰±29°视场的无遮挡、无缝、无盲区红外成像,提供全方位、大俯仰的车载实时周视红外图像,可用于智能交通、自动驾驶、军事侦察等军民用领域。

一种折反射周视红外成像系统标定方法

针对光学元件加工误差、镜头光学畸变以及系统装调误差对折反射周视红外成像系统造成的成像误差问题,本文开展折反射周视红外成像系统标定的研究,在制作红外靶标的基础上研究了基于平面网格点的标定方法,具体包括基于形态学的特征点提取、系统参数选取、用雅克比迭代法求取目标函数的最小值。实验结果表明,本标定方法可以精确获得反射镜面型参数、径向及切向畸变参数和相机模型参数等10种内部参数,平移参数和旋转参数等7种外部参数,重投影误差控制在3个像素之内。本标定方法对成像位置的确定具有重要意义。

中波红外周视光学系统

介绍了一种采用等距投影物像关系设计的中波红外周视光学系统,系统采用折反混合方案,设计视场为360×(-15°~+50°),能够实现360°方位和一定俯仰角度范围内的凝视成像,适用于红外反狙击手探测及类似应用场景下的态势感知。

恒等探测距离折反射式周视红外成像系统设计及分析

折反射式周视红外成像系统在安全监视领域有着独特的大视场优势,但是目前常见的圆锥曲面反射镜折反射式周视系统存在不同俯仰角下探测距离差异大的问题。折反射式周视红外成像系统的探测距离与目标尺度、任务准则、俯仰角和方位角分辨力有关。将俯仰角分辨力和方位角分辨力的几何平均数设为常数,以此作为恒等探测距离折反射式周视系统的条件,并推导了相应的系统设计方法。数据仿真结果验证了恒等探测距离系统的可实现性,另外,也表明了所提方法不仅可以实现不同俯仰角下的相同探测距离,还可以通过合理的参数调节使得大部分视场范围内的探测距离优于传统圆锥曲面型折反射式周视系统的探测距离。

基于1152×6长波线列探测器的高性能红外搜索预警系统

介绍一种基于国产自研的超长线长波红外线列探测器的红外搜索预警系统设计。此设计从红外搜索系统的基本原理出发,重点解决目前红外搜索系统中存在的作用距离与搜索视场之间的矛盾,同时介绍了1152×6长波探测器组件的基本技术参数。同时对国内红外搜索跟踪系统的发展提出了建议。