红外焦平面阵列自适应数字化技术

针对红外焦平面阵列驱动电路固定A/D芯片模拟信号输入范围进行数字化、造成的红外图像细节分辨力低下的问题,提出了自适应的数字化技术,该技术消除了焦平面阵列的盲元干扰。根据进入焦平面的整体场景的灰度大小,设定适当的灰度阈值,计算出A/D转换芯片的偏置电压,自适应地调整模拟信号数字化范围,使焦平面的模拟输出数字化后最大限度地占据A/D芯片的数字位数。理论推导表明,该技术能够大幅度地提高红外图像的细节分辨力。

自适应信息选择的变尺度相关滤波红外目标跟踪算法

针对红外目标跟踪中红外图像模糊、存在噪声、目标特征少的问题,提出了自适应信息选择的变尺度相关滤波红外目标跟踪算法。首先,在提取的灰度特征中重新提取了梯度信息,用于增强特征感受野大小,丰富目标特征信息;其次,稀疏滤波器系数,减少滤波器信息冗余,并将其结合至滤波器训练过程中,不同通道下的空间信息保留程度不同,有效提高滤波器表达能力;最后,在原有保留尺度更新的基础上,加入变尺度滤波器,构建边界框比例不同的尺度池,有效应对边界框比例变化的情况。在LSOTB-TIR数据集和PTB-TIR数据集上做了对比和消融实验以验证算法的有效性,结果表明该算法在LSOTB-TIR数据集上精确度和成功率分别达到71.3%和59.4%,在使用手工特征的算法中获得了更好的表现。

多尺度各向异性扩散方程的红外弱小目标检测算法

针对复杂背景下红外弱小目标检测效果不佳的问题,结合多尺度分析法和各向异性扩散方程,利用图像尺度和方向信息,提出一种新的红外弱小目标检测算法.首先,采用Surfacelet变换对图像进行多尺度、多方向分解,得到不同尺度下高频子带系数和低频子带系数;其次根据不同频带的特点,分别采用改进的各向异性扩散方程差分滤波和局部去均值滤波对高频子带系数和低频子带系数进行处理;最后,采用逆Surfacelet变换重构处理后的子带系数,并采用自适应阈值分割对重构的图像进行分割,以实现目标检测.采用多组红外图像进行试验,并与小波滤波以及各向异性扩散滤波进行比较,实验结果显示,该算法能有效抑制背景及其边缘,可以获得比另外两种算法更好的红外弱小目标检测效果.

基于引导滤波与时空上下文的红外弱小目标跟踪

由于传统的跟踪算法没有充分利用目标与其局部背景的时空相关性,使其不能有效地区分背景边缘和红外弱小目标,从而在跟踪过程中产生偏移现象.针对这一问题,本文在时空上下文学习跟踪的原理基础上,分析了跟踪偏移的原因,并引入图像引导滤波方法,提出了一种引导滤波结合时空上下文的红外弱小目标跟踪算法.该算法首先采用引导滤波对上下文区域进行处理,在保留上下文区域云层边缘的同时剔除目标及噪声,再将其与滤波结果作差.最后利用小目标的"置信图"检测出目标.为了验证该方法的有效性,采用五组红外小目标序列图像进行实验,并与经典时空滤波、改进的模板匹配和移动管道滤波等方法作比较.实验结果表明本文提出的方法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其它三种经典方法,且具有更高的目标跟踪精度与较好的实时性.

基于改进的剪切波变换和引导滤波的红外弱小目标背景抑制方法

由于传统的背景抑制方法没有充分利用信号的方向信息,使其不能有效区分背景边缘和红外弱小目标,从而造成背景抑制结果中有较多的背景泄露.针对上述问题,本文利用改进的剪切波变换和引导滤波,提出了一种新的背景抑制方法.首先,采用改进的剪切波变换对红外弱小目标图像进行多尺度和多方向分解,将图像分解得到不同的高频子带系数和低频子带系数;其次,利用目标信号与边缘在方向上的差异,采用自适应引导滤波对高频子带系数进行处理;再次,对分解后的低频子带系数和处理后的高频子带系数进行改进的剪切波逆变换,得到预测的背景图像;最后,将原图像与背景预测图像相减获得背景抑制且目标增强的红外图像.为了验证本文方法的有效性,采用多组实验对其进行验证,并与经典的Max-Median、TDLMS和Top-hat等方法作比较.多组实验结果均表明本文方法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其它三种经典方法,可有效提高红外搜索跟踪系统对红外弱小目标的探测概率.

短波红外成像变焦匀化激光照明系统（英文）

针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统,分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高,达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统,使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面,照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论,设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成,由凸轮结构实现连续变焦.体积小,结构简单,变焦倍数大.最终实现了2～50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验,对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义.

非制冷热瞄具图像实时开窗增强方法研究

针对红外观瞄系统图像增强技术的实时性问题,根据人们的视觉特性,提出非制冷热瞄具图像实时开窗增强方法。该方法首先在红外图像中取出适当大小的子图像,再用合适的增强算法来处理子图像,而子图像以外的区域不作任何处理。文中给出了硬件实现流程。最后证明开窗增强的方法减少了背景像素的处理时间,提高了图像处理的实时性,并且开窗增强不会对增强效果有不良影响,对小目标图像增强有不可替代的作用。

热像系统温度特性分析研究

军用非致冷红外热像仪要求有很好的环境温度的适应性，其工作温度要求一般为-40-60℃。根据国内常见的非晶硅型非致冷焦平面器件的材料特性、结构原理及焦平面的热平衡方程，研究了焦平面衬底稳定工作温度与噪声等效温差的关系，并在MATLAB软件中模拟了其关系曲线，为此种类型的焦平面在低温下操作时提高图像质量和降低功耗，提出了新的解决方案。