基于低分辨率红外阵列传感器的头部运动检测

在驾驶和在线课堂这类持续时间较长的行为中,人们容易出现分心而导致事故发生或上课效率差。为检测这类分心行为,提出了一种基于低分辨率红外阵列传感器的头部运动检测方法,它在实现行为监测的同时也保护了个人隐私。首先,基于图像处理方法提取了人体的显著区域;然后设计了一种三维图像融合算法来提取时空域的变化信息;最后,设计了一个改进的残差网络来实现头部运动分类。面向驾驶和在线课堂应用场景设计了10种头部运动。实验结果表明,在50 cm到100 cm的检测范围内,平均识别率为96.76%,处理速度为9帧/s,优于现有算法。将该系统应用于车内实测,也达到了93.7%的准确率。

基于红外阵列的温控器膜片突跳检测装置设计

为了实现双金属膜片突跳动作和突跳温度的同步检测,设计了一款双金属膜片突跳检测装置。装置利用单片机控制温控仪表对双金属膜片加热并实时检测温度,同时通过红外阵列检测双金属膜片的突跳,当其发生突跳时对接收到的信号进行逻辑处理,检测突跳双金属膜片的位置与突跳温度。通过实验验证了系统的可行性、电路设计的合理性以及双金属膜片突跳动作检测的准确性。

基于红外阵列传感器的电站锅炉空气预热器热点检测系统设计

针对空气预热器移动式热点检测系统机构易"卡死"、热点检测严重滞后等问题,利用红外阵列传感器具有较宽测量范围的特点,提出一种固定式基于红外阵列传感器的热点检测方案。为满足红外阵列传感器Modbus通讯的需要,将电气装置设计为Modbus总线式结构。针对红外阵列传感器特点,提出了基于Dempster-Shafer(DS)证据理论的热点检测方法,该方法具有较高的检测精度。本方案与移动式检测方案相比较,在工作可靠性、热点检测精度等方面都有所提高。

基于红外阵列传感器的人体行为识别系统研究

随着人口老龄化的到来,为了避免发生意外事故,对老人日常活动行为进行识别和监测的安全监护系统的需求不断增长。传统的基于摄像头拍摄或者穿戴式传感器的活动状态监测系统存在着隐私保护和使用不方便等不足。为此,本文设计一种基于红外阵列传感器的人体行为识别系统。该系统通过检测环境中的温度分布和变化情况识别人体行为,不需要在老人身上佩戴任何设备,尺寸小易于安装,在黑暗环境中可正常工作,且由于采集到的是低分辨率信息,不会造成隐私泄露,对比传统方案具有明显优势。从采集到的温度分布信息中提取特征并采用K最近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)算法实现了“走”、“坐”和“跌倒”3种状态的识别。实验结果表明平均准确率可达到95%,其中跌倒准确率为97.5%,行走准确率高达100%,坐下准确率为92.5%。

基于红外阵列传感器的火源定位方法

针对现有的自动消防水炮产品普遍存在火源定位时间长、定位精度低等问题,提出了一种基于红外阵列传感器的火源快速定位方法。在火灾发生时,利用红外热成像技术获取火源的红外图像,采用重心算法对火源重心坐标进行计算,并根据火源重心与图像中心的偏差对消防水炮进行反馈控制,实现火源精准快速定位。在此基础上,搭建了消防水炮实验平台,并对火源定位方法进行了实验验证。实验结果表明,本文提出的方法可有效提高消防水炮火源定位的效率和精度,同时还能为其他的视觉跟踪应用提供技术参考。

基于低分辨率红外阵列传感器的人体身份和动作识别

本文针对人体身份及动作识别的问题,提出一种基于低分辨率红外阵列传感器并使用卷积神经网络进行分类识别的方法,这种方法可以识别出人的身份和跌倒、坐下以及行走动作。本文使用的卷积神经网络是基于VGGNet搭建的,由输入层、5层卷积层、3层池化层、1层全连接层和输出层构成,自动提取红外热图像中的信息特征,对身份及动作进行分类,在良好的隐私保护下避免了繁琐的人工提取特征。经过实验测试,卷积神经网络算法识别动作平均准确率为93.3%,其中行走识别准确率达到100%,坐下识别准确率为90%,跌倒识别准确率为90%,身份识别准确率为96.7%。

一种红外阵列传感器在输送设备在线温度检测中的应用探索

本文研究利用一种热红外阵列传感器装置,实现对粮库输送设备内部温度的在线监测,通过主控板将温度及报警数据发送至其他终端,形成一套温度检测及预警系统。

红外阵列器件在天文学中的应用

论述了锑化铟（ＩｎＳｂ）；Ｄｉ镉汞（ＨｇＣｄＴｅ）和硅化铂（ＰｔＳｉ）等几种两维红外阵列器件的基本特性以及在国际天文学中应用的现状。还介绍了中国科学院北京天文台和日本国立天文台使用研制的采用５１２×５１２ＰｔＳｉＣＳＤ红外阵列器件的近红外相机系统。该红外相机工作在１～２．５μｍ，近红外波段，设有３个宽带滤光片，即Ｊ滤光片（工作波段为１．２５±０．１５μｍ）；Ｈ滤光片（工作波段为１．６５±０．

10μm 1280×1024 HgCdTe中波红外焦平面阵列探测性能提升

对像元尺寸为10μm的1280×1024碲镉汞(HgCdTe)中波红外焦平面阵列的制备技术和性能进行了研究。通过B+注入制备小尺寸n-on-p平面结;采用高平整度HgCdTe外延材料和高精度的倒焊互连技术,实现高的电学连通率;采用多段温度填胶固化和边缘刻蚀工艺减轻HgCdTe器件和读出集成电路(ROICs)之间的热失配,从而降低焦平面器件失效率。在85 K焦平面工作温度下,研制探测器的光谱响应范围为3.67μm至4.88μm,有效像元率高达99.95%,并且探测器组件像元的平均噪声等效温差(NETD)和暗电流密度的平均值分别小于16 mK和2.1×10^(-8)A/cm^(2)。与像元尺寸为15μm的探测器相比,10μm的1280×1024中波红外探测器可获取更加精细的图像,具有更远的识别距离。目前,该技术已成功转移到浙江珏芯微电子有限公司(ZJM)的HgCdTe红外探测器产线。

大规模红外焦平面阵列探测器的有效像元率研究

随着大规模红外焦平面阵列探测器应用的日益广泛,用户对其有效像元率指标提出了越来越高的要求。分析了有效像元率提升的难点。通过优化基于垂直布里奇曼法的衬底生长以及表面加工等工艺,提高了液相外延材料质量,获得了低缺陷中波碲镉汞薄膜外延材料;通过开发碲镉汞探测器背面平坦化工艺和优化探测器与读出电路倒装互连工艺,提高了成品率。最终提升了有效像元率指标(大于99.8%),获得了良好的效果。

基于MEMS红外热电堆传感器阵列的智能手势识别系统

提出了基于MEMS红外热电堆传感器阵列实现智能手势识别的方案,针对性设计出MEMS红外热电堆传感器阵列的信号调理电路,实现信号的高效处理。进一步地,基于单片机中加载的的卷积神经网络模型,对处理后的信号进行高精度识别与分类。测试结果表明,该系统对于四种静态手势的识别准确度达92.00%,并且能够实现通过识别手势来控制多级外设运作的功能。本系统还采用蓝牙技术,实现了系统与移动终端之间的数据交换,实际最大通信距离可达15 m,符合非接触测温场景的需求。最后还开发了相应的移动终端小程序,提高了人机之间的可交互性,进一步拓宽了该技术的应用场景。

基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统

云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作。目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料。为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统。该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成。初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行。

3～5μm红外焦平面阵列的辐射定标

设计了一套红外焦平面阵列探测器的实验室辐射定标系统,以实现在对目标进行跟踪观测的同时得到目标的红外辐射特性。以高精度的面源黑体为标准辐射源,对在3～5μm成像的中波红外相机进行了响应度标定。首先,建立定标数学模型,确定定标流程;然后,使用线性回归统计模型对响应度进行拟合和评估,并提出剔除局外点方法对拟合曲线进行优化;最后,在外场对温度和特性已知的目标进行测量。通过对实验室得到的响应度曲线和大气透过率参数进行红外辐射特性数据的反演,得到实际测量值,其与理论值的相对误差小于3%。结果表明,该优化方法能有效改善红外焦平面阵列响应度非线性引起的反演不确定度。

红外焦平面阵列非均匀性及校正分析

大规模红外焦平面阵列器件固有的非均匀性,严重地制约着红外成像系统的性能,这是其应用中必须解决的一个关键问题。本文详尽地分析了产生非均匀性的各种因素,并对其校正原理进行了阐述,最后给出了基于参考源校正算法的仿真结果。

基于环境温度的红外焦平面阵列非均匀性校正

分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响,提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集,根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后,利用该模型进行非均匀性校正.实验表明,算法能在较宽的环境温度范围,准确预测焦平面探测单元的响应,有效提高了非均匀性校正的精度.

红外焦平面阵列非线性响应的分析和计算

分析了导致红外焦平面阵列响应非线性的各种因素 ;并以 Hg Cd Te红外焦平面阵列为例 ,以量子效率与入射光子波长的相关性为基础 ,计算了在准理想条件下探测器响应的非线性量 ;结合非均匀性校正 ,计算了在给定区间定标后的非线性大小 ;

红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法研究进展

实现红外焦平面阵列非均匀性自适应校正是高级红外探测系统追求的重要目标,对提高红外探测系统的空间分辨率、温度分辨率、探测距离以及辐射量的正确度量具有重要意义.归纳总结了国内外关于凝视红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法的部分研究工作及其进展,比较了典型自适应算法的性能和适用条件,为进一步开展红外焦平面阵列非均匀性自适应校正研究提供参考意见.

红外焦平面阵列盲元类型与判别

红外焦平面阵列中盲元的存在降低了红外图像的质量以及红外系统的性能。在系统应用中可以使用算法对盲元进行补偿,但对于焦平面阵列研制而言,盲元的状态却是决定其是否合格的重要因素之一。通过对红外焦平面阵列工艺过程的分析,确定了盲元的4种主要类型、产生的工艺过程和形成的原因。研究了每种类型盲元的特征和表现形式,推导出像元输出电压与盲元种类之间的关系表达式。据此提出了一种简捷的盲元类型判别方法:通过观测盲元的输出波形,即可判定它们的类型。根据盲元类型,可定位于相应的工艺过程,在实现工艺和质量监控的同时,有助于降低红外焦平面阵列的盲元数量、提高制备技术和成品率,保障批产的稳定性。

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大。在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础。

红外焦平面阵列盲元簇成因分析

红外焦平面阵列中盲元簇的存在增加了系统盲元补偿算法的难度和复杂度。同时,基于算法处理的红外系统对盲元簇的要求更加严格,导致红外焦平面阵列的合格率大大降低。通过对大量红外焦平面阵列产品的测试,得到了盲元类别的统计结果:单个盲元、盲元对和盲元簇的盲元分别占盲元总数的60.8%、17.6%和21.6%。经分析,确定了盲元簇的几种主要成因:前工艺阶段的材料缺陷、光刻图形缺失、铟渣残留和铟柱缺陷;后工艺中的铟柱未连通、应力导致的芯片碎裂;可靠性试验诱发的缺陷暴露与扩大。研究结果表明,在探测器材料的筛选、铟柱制备技术、低应力的工艺和结构技术等方面做进一步的优化工作,可以降低盲元簇产生的几率,从而提高红外焦平面阵列的性能和成品率。