五通道红外全景光学系统设计

为了实现全景范围内的多目标跟踪搜索,克服连续捕获新目标时出现的低效、实时性差等缺点,提出了一种五通道红外全景系统设计方法。该方法利用空间分布5个视场大于90°的红外物镜与转向系统将五路光汇合成一路光,使用一个探测器代替多个探测器接收方位和顶视的图像信息,实现了方位360°和顶视90°视场范围内的成像,同时降低了系统的设计成本,减小了系统体积。鉴于在环境温度-40~60℃之间工作的中波红外全景系统会由于温度变化而导致系统的成像质量变差,故采用光学被动式无热化设计,以消除温度效应对系统的影响,在给定的温度范围内,成像质量满足设计要求。

基于显著特性的红外全景图像拼接

传统的红外全景图像拼接方法存在误匹配率高的问题,为解决这一问题,设计了一种基于显著特性的红外全景图像拼接方法。首先对红外全景图像光照处理,并利用SIFT算法在不同尺度空间上寻找红外全景图像特征点,然后对红外全景图像配准与红外全景图像拼接缝处理,削弱相邻图像之间的亮度差异,最后采用多分辨率融合方法完成红外全景图像拼接。实验对比结果表明,此次设计的基于显著特性的红外全景图像拼接方法比传统的三种方法误匹配率低,证明此次设计方法能够满足红外全景图像拼接需求。

基于ROI的高精度红外全景拼接算法研究

针对红外图像空间分辨率低、视场窄,导致图像配准率低、实时性差的问题,提出一种基于感兴趣区域(ROI)的高精度红外全景拼接算法。该算法首先根据两张相邻图像的近似位置关系,求取图像间的ROI;接着,在ROI窗口中提取尺度不变特征变换(SIFT)特征点并将其作为运动目标,结合KLT(Kanade-Lucas-Tomasi)实时跟踪算法确定待配准图像中特征点的位置信息并进行匹配;然后采用随机采样一致性(RANSAC)算法剔除误匹配点对;最后利用像素级融合法消除拼接痕迹,合成一幅分辨率稳定、视场宽的红外全景图像。经实验验证,该算法与传统SIFT算法相比,配准率提高了3.491%,运行时间约提高了50%,能够准确、有效地实现多帧红外图像的无缝拼接。

凝视成像红外全景系统的设计

文章通过对全景系统研究现状以及未来使用要求的分析,给出了全景系统的一种新的设计思想。该系统利用光学方法将四路光合成为一路光,使用一个探测器替代多个探测器,降低了系统的造价,减小了体积。在3μm～4.3μm和4.3μm～5μm两个波段进行了相参设计,使得系统具有优于单色探测系统的探测能力和复杂环境下的目标识别与判别能力,提高了有效侦察率,大大降低了虚警率。系统采用了360°×90°(水平×垂直)视场的45°×11.25°缩比视场,像质优良。

红外全景扫描跟踪成像系统设计与实现

针对红外搜索跟踪系统中全范围快速搜索和跟踪成像视场不同的问题,采用线列探测器配合高速转台和高均匀性扫描器,设计实现了一种360°全方位搜索和跟踪的成像系统。实验结果表明,该系统成功实现了360°全景扫描,在搜索到目标后可快速转入跟踪成像,由搜索转入跟踪成像状态的稳定时间小于1.94s,系统性能指标达到实用要求。

基于BIRD网络的智能红外全景识别系统

针对当前军用车辆观瞄系统存在全域感知能力差、危险目标识别率低的问题,本文提出并实现了一种基于深度学习的智能红外全景识别系统。首先根据可靠性和低功耗原则设计了该系统的硬件部分;其次,为解决红外图像中行人和车辆识别率低、实时性差的问题,设计了一种BIRD(Brisk InfraRed Detection,BIRD)深度神经网络,实现对行人或车辆进行检测与识别;此外,基于旋转平台多源传感器参数,实现红外相机快速帧间连续拼接;实验结果表明,本系统在实时输出360?红外全景影像的同时,能对当前视场中的目标进行同步检测识别,在保证相同准确率的前提下,所采用的BIRD网络与RCNN网络相比,处理PAL视频的平均耗时减少175 ms,表现出了实时、稳定的工作性能。

基于红外全景雷达的林火视频监测系统的研究与设计

森林防火是指森林火灾的预防和扑救,是保护森林的重要手段,林火视频监测系统是森林防火智能化、信息化的重要手段,是森林防火的未来发展方向。红外热成像技术作为一种能反应物体温度的技术,可以用于林火预测和识别,降低火灾发生的隐患;红外全景雷达采用红外镜头扫描成像,应用于林火视频监测系统中,能够实现智能化、全天候、广域的森林防火技术要求。因此,本文设计了基于红外全景雷达的林火视频监测系统,该系统对建立智能化森林防火预警系统具有重要意义。

紧凑型红外全景镜头设计

选用适当的全景环形镜头模型,运用CODE-V软件设计了一款小型紧凑结构红外全景镜头。设计结果表明,选用的全景环形镜头模型有利于镜头的小型化和集成化,将模型的两个透射面和两个反射面全部设置为球面,降低了镜头加工的难度,通过优化相对孔径,提高了系统的灵敏度和分辨率。中继系统采用三片式结构,其中非球面和衍射面的运用有效地平衡了系统像差。最终得到的镜头工作在3～5μm波段,对±55°～±100°视场成像,F数为1.3,有效焦距为-0.53mm,总长为64.5mm,最小分辨极限只有6.3μm。CODE-V软件分析显示,系统横向像差在-0.021～0.021mm之间,为艾里斑直径的1.6倍,调制传递函数(MTF)值在空间分辨频率为40lp/mm时大于0.2,成像质量良好。

全景红外成像预警雷达在大庆油田采油八厂的应用

目前大庆油田采油八厂井场防盗主要依赖于人工巡查,防控难度大,因此计划建设预警雷达监控系统。全景红外成像预警雷达定位跟踪系统采用红外扫描全景成像雷达技术、跟踪仪远程昼夜高清视频监控技术、多源数据融合自动指挥控制技术等,将红外雷达搜索发现预警与视频远程成像识别融合为一体,在油田井场远程监控中,达到了全天时、全天候、全方位、准确可靠、搜跟一体的安防要求。至2020年,将完成24套预警雷达监控系统的建设,可实现监控覆盖油水井7721口,井、间及站场的监控覆盖率将达到95%。

油田安防雷达预警系统的研发与应用

某采油厂地处偏远,区域内有江河流经,环保指标要求较高,油井防盗依赖于人工巡检,保卫人员劳动强度高、打击难度大。为此开展了雷达预警技术研究,基于油田适应性分析结果优化预警雷达技术参数,开发可疑目标识别算法和地理信息管理平台,对测试过程中存在的瓶颈问题进行技术升级,构建了覆盖油区的9套雷达预警系统。该技术应用后,有效提高了油田技防系统管理效率,减少甚至杜绝了生产设施破坏、盗油带来的环境污染和财产损失,降低了油田生产管理成本,为数字化油田安防体系建设提供了借鉴和思路。