基于小波变换与灰度形态学滤波的双波段红外图像弱目标融合检测

针对舰载红外搜索与跟踪系统中的弱目标检测问题,本文首先提出了一种采用小波变换与灰度形态学滤波相结合的背景抑制与目标增强算法;然后基于所提出的背景抑制与目标增强算法设计了一种双波段红外图像弱目标融合检测方法;最后采用实际的双波段红外图像序列对所提出的背景抑制与目标增强算法和所设计的双波段红外图像弱目标融合检测方法进行了实验测试,并给出了详细的分析与比较。实验结果显示所提出的背景抑制与目标增强算法在较大程度上改善了在信噪比条件下的红外图像弱目标检测效率,而双波段红外图像的应用进一步提高了系统的目标检测性能。

中/长波红外双衍射级次共路Offner成像光谱仪

为提高成像光谱仪的工作波长范围,提出了基于双波段焦平面探测器（FPAs）的双衍射级次全共路Offner成像光谱仪结构。该结构中凸面光栅的一级衍射光和二级衍射光完全重叠共路传输,并可由焦平面处的双波段红外焦平面探测器IR FPAs实现级次的自然分离和同时探测。分析了该结构的工作原理和设计方法,基于几何光线追迹法仿真了谱线弯曲和色畸变特性,基于Huygens点扩散函数（PSF）仿真了光谱响应函数（SRF）并导出了光谱带宽。实验显示：双衍射级次共路Offner成像光谱仪的工作波段为3~6μm（二级衍射）和6~12μm（一级衍射）,谱线弯曲和色畸变均小于0.5个像元宽度,光谱带宽分别为13.2~14.3nm（二级衍射）和28.3~33.3nm（一级衍射）,两个工作波段内的衍射效率均大于或等于20%。整个系统结构简单紧凑、光谱范围宽,满足对地物或深空目标的中等分辨率的中远红外光谱探测需求。

双色红外成像抗干扰技术

通过分析飞机目标与典型红外干扰弹在光谱分布、运动特性、辐射能量和空间分布等方面的特征差异,指出采用双色红外成像制导技术是对抗红外干扰弹的有效途径。并分析了双色成像导引头的波段选择问题。指出要根据目标与干扰弹在不同情况下的特征差异,综合利用多方面的特征进行目标与干扰的鉴别。最后,分析了红外干扰弹的发展趋势以及双色红外成像导引头的抗干扰潜能。

二元光学双波段红外成像光谱仪

根据红外辐射的大气窗口特性、二元光学元件特殊的色散特性和多级衍射特性 ,提出了利用二元光学透镜的新型中波和长波红外双波段成像光谱技术 ,从理论上阐述了二元光学双波段红外成像光谱仪的基本原理和设计方法 ,实际例子证明了设计的可行性 ,利用此方法可研制轻型。

基于D-S证据理论的红外小目标融合检测方法

将红外图像中的小目标检测视为基于多图像特征的像素分类问题,提出了一种基于D-S证据理论的红外小目标融合检测方法。该算法首先提取双色红外成像系统中各传感器图像的图像特征,采用D-S证据理论中的基本概率分配函数对传感器图像中的像素进行基于多图像特征的分类,得到各传感器的目标检测基本可信度图;然后应用正交和规则复合来自各传感器的目标检测判决证据,获得整个系统的目标检测基本可信度图;最后根据决策规则输出最终目标检测结果。实验结果显示,该算法能在较大程度上降低目标检测过程中的不确定性,提高了系统的检测性能。

拼接型长线列红外双波段图像实时传输系统

探讨了一种多模块拼接型长线列红外双波段图像实时传输系统的原理、结构和特点。针对红外成像探测系统的要求,设计了一种基于FPGA的红外双波段图像实时传输方案,并采用Aurora8B/10B协议和PCI Express(PCI-E)协议实现。实验结果表明,该方案能很好地解决拼接型长线列红外双波段图像的实时传输问题,为下一步图像融合、目标探测提供前提保证。

一种基于多传感器多级信息融合的红外目标检测方法

针对远距离低信噪比条件下目标检测难的实际问题,该文提出一种基于多传感器多级信息融合的目标检测方法。该算法包括两个部分:特征级融合和决策级融合,在特征级融合阶段,首先提取双波段红外图像的各个特征图像;然后,采用自适应加权方法对所得到的特征图像进行融合,得到目标判决置信图;最后根据置信度最大规则对置信图进行目标位置搜索,得到各级目标判决结果。在决策级融合阶段,对各级目标判决结果采用组合逻辑进行融合,得到系统的目标检测输出,实验结果显示了该算法的有效性。

双色红外图像目标多特征决策级融合识别算法

针对双色红外成像系统中的自动目标识别问题,提出了一种采用多特征多分类器决策级融合的目标识别算法。该算法首先提取目标的形状特征和面貌特征;接着基于各种不同特征设计多个分类器对目标进行分类;然后采用所设计的多分类器决策级融合策略对多个分类器的目标分类结果进行融合处理;最后采用所提出的决策规则对多分类器融合分类结果进行处理得到最终的目标识别结果。该算法充分利用了目标在多传感器图像中的多种分类特征信息,在较大程度上提高了系统的目标识别效率和精确性。实验结果证实了该算法的有效性。

高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验

为了实现中/长波红外双波段制导系统的性能测试与评估,设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统,系统包括投影镜头和照明系统。利用非球面技术和大出瞳距、无穷远投影系统的像差特性,采用常规的红外材料,通过光焦度的合理分配与非球面像差校正的优势相结合,解决了双波段、大出瞳距离带来的彗差、像散、畸变和色差的平衡问题。采用阿贝式直接照明的方案,解决了斜入射情况下均匀照明的问题,有效地控制了杂光的影响,提高了光能利用率。设计结果显示:最终仿真系统全视场角为±2°,出瞳距离为250 mm,出瞳直径为70 mm,系统畸变小于0.2%,系统双波段的调制传递函数曲线均接近衍射极限;照明均匀性高于95%。系统实验测试表明:在黑体温度为300℃时,模拟温度最低为31.6℃,最高为250℃,温差为215.4℃,系统的对比度达到0.98,像面均匀性高于98.1%。仿真系统具有高对比度,宽温差和图像逼真的特点。

采用模糊推理自适应加权融合的双色红外成像目标跟踪

针对双色红外成像制导系统中多传感器目标跟踪的实际问题，提出了一种基于模糊推理自适应加权融合的目标跟踪算法。该算法首先采用BP神经网络与模糊推理相结合的方法对各传感器的工作性能进行判决；然后根据各传感器的性能测度对多传感器测量数据进行自适应加权融合，得到目标状态的多传感器重建测量；最后采用卡尔曼滤波器对多传感器重建测量进行滤波得到目标状态的最终估计。实验结果证明了该算法的有效性和稳健性。

一种双/多波段红外目标融合检测方法

针对双/多波段红外目标检测问题,提出了一种基于自适应加权投票融合准则的红外目标融合检测方法。该方法首先对双/多波段红外传感器进行图像配准,然后对单传感器红外图像进行处理,得到单传感器目标检测结果,最后使用提出的自适应加权投票融合准则,对单传感器目标检测结果进行融合,得到最终判决。实验结果显示,该算法能在较大程度上降低目标检测过程中的不确定性,从而提高了系统的检测性能,同单波段检测结果和其他的融合结果相比,该方法能有效地降低漏警概率和虚警概率;并且该方法易于实现,并在实际工程中得到了应用。

基于红外光谱分析的小温差物体距离估计

基于辐射传输特性的目标距离估计作为一项典型的被动测距技术,是目前光电对抗领域的一个研究热点。在测距过程中无需向外界发射能量,使得这种探测方式极大地增强了导弹或无人机的隐身能力和突防能力。针对现有被动测距系统不适用于对迎面而来目标物体实施被动距离估计的不足,提出了一种改进的小温差目标距离估计方法。在引入了信号传递函数概念的基础上,明确了当前算法的工作曲线,指出这种方法的非线性会导致目标距离估值不唯一的风险。本文应用非线性校正技术,构造了新的距离估计算法。得到了一个利用3～5和8～12μm双波段红外传感信息,目标背景温度和气象条件的测距公式。研究表明,当目标与背景表观温差等于5K、而背景温度估计偏差不超过±5K时,目标距离估计误差可控制在10%左右。

非制冷焦平面红外探测器的双波段成像理论

本文研究了热电型非制冷焦平面红外探测器在 4状态斩波调制下的信号响应 ,从理论上得到了响应信号的变化 ,数值模拟分析表明 ,响应信号的变化可以反映出景物入射辐射在双波段的差异 ,由此可望通过单一非制冷钛酸锶钡 (BaxSr1-xTiO3 ,BST)焦平面探测器 。

基于假彩色的红外双波段图像融合方法

分析了人眼视觉和基于假彩色的NRL方法,并将其扩展应用到中波/长波双波段红外图像融合处理中。该方法以双波段红外图像不同的目标响应特征为基础,对RGB三通道分别赋值融合,给出了仿真实验的结果。利用熵和交叉熵等统计参量对多种融合方法的性能进行了定量的评价和比较,实验结果表明基于假彩色的红外双波段图像融合技术简单有效,有利于实时处理。

基于双MOS电阻阵列的双波段红外图像生成技术研究

针对红外双波段制导系统半实物仿真目标及环境图像生成的问题,开展双波段红外图像生成技术研究。介绍了近年来国内外双波段红外图像生成系统的发展状况,分析了双波段红外图像生成的工作原理和模式,提出了一种基于双MOS电阻阵列复合的双波段红外图像生成系统的设计方案,阐述了MOS电阻阵列双波段辐射特性标定方法和双电阻阵列像元素对准方法,最后给出了双波段红外图像生成系统的结构设计结果、合束镜的透过率曲线以及图像像元素对准结果,并给出了双波段辐射亮度的计算结果。

多元双色红外导引头抗干扰技术研究

介绍了双色红外导引头的基本工作原理,分析了目标与诱饵干扰的红外光谱特性,对采用多元体制与多元双色体制进行抗干扰的方法进行了研究,着重介绍了干扰弹光谱检测技术、双色比波门抗干扰技术、时间波门抗干扰技术、干扰弹能量检测技术以及跟踪策略抗干扰技术;最后给出了导引头抗干扰试验的结果。

一种基于多分类器融合的双色红外成像目标识别方法

针对双色红外成像系统中的自动目标识别问题,提出了一种基于多分类器融合的红外目标识别方法。该方法首先提取目标的形状特征和面貌特征,并设计多个基于不同特征的分类器对目标进行分类;然后对各个分类器的目标分类结果进行决策级融合处理,并采用所提出的决策规则对多分类器融合分类结果进行处理得到最终的目标识别结果。该方法充分利用了目标在多传感器图像中的多种分类特征信息,提高了系统的目标识别效率和精确性。实验结果证实了该方法的有效性。

全天候车载驾驶员监控系统相机设计

为了监控驾驶员的异常驾驶行为,提升驾驶的安全性,设计了一款全天候车载驾驶员监控系统相机。对该相机涉及的RGB-IR CMOS图像传感器、双通道带通滤光片镜头、硬件电路及主动式红外照明等方面进行了研究。首先分析了RGB-IR CMOS图像传感器红外增强特性;其次根据应用场景及适配的图像传感器确定了镜头的设计参数,完成了镜头光学结构设计与优化,并选取了合适的双通道带通滤光片;接着完成了相机硬件电路的整体设计;最后评测了该相机的彩色、红外成像性能及图像在算法中的有效性。实验结果表明,该相机可以实现日间高清彩色成像和夜间高清红外成像,符合车规级性能标准,图像能实现10~15 m长距离传输,另外相机还具有成本低、稳定性高等优势。

红外双波段谐衍射光学系统设计

为提高红外系统探测能力,满足探测器在红外中长波双波段同时成像的要求,提出一种基于谐衍射的光学系统设计。根据谐衍射透镜的特点,通过合理选择谐衍射波长和衍射级次,采用折射式共光路构型成功完成了中/长波双波段光学系统的设计。系统在3.7～4.8μm和7.7～9.5μm两个波段成像,F数为2,视场角10°。优化结果表明,成像质量接近衍射极限,具有良好的消色差能力,光学传递函数长波波段大于0.56,中波波段大于0.72。同时系统仅采用4片透镜,一个衍射透镜面,其余均为球面,大大降低了工艺要求,结构紧凑,透过率高。

一种双波段红外图像弱小目标融合检测新算法

提出了一种基于模糊推理的双波段红外图像弱小目标融合检测新算法.首先分别得到双波段红外差分图像,根据差分图像的噪声特性引入隶属度函数来衡量像素点灰度变化程度,对多帧差分图像进行融合,按照"IF…THEN…"规则分别完成单一波段融合后的图像模糊推理,提取目标运动航迹,最后通过融合双波段的航迹实现弱小目标的检测.仿真实验结果表明,该算法通过模糊推理克服了"硬"判决带来检测概率低的缺点,利用双波段红外图像融合提高了检测性能,可以有效地检测出低信噪比红外图像序列中的弱小运动目标.