Color Estimation for Thermal Infrared Imagery Based on Kernel PCA and Sparse Representation

Adding colors to monochrome thermal infrared images can help observers understand the scenery better. A nonlinear color estimation method for single-band thermal infrared imagery based on kernel principal component analysis (KPCA) and sparse representation was proposed. Nonlinear features of infrared image were extracted using KPCA. The relationship between image features and chromatic values was learned using sparse representation and a color estimation model was obtained. The thermal infrared images can be rendered automatically using the color estimation model. The experimental results show that the proposed method can render infrared image with an accurate color appearance. The proposed idea can also be used in other color estimation problem.

汽车用硫系玻璃元件红外双波段增透膜的研制

基于硫系玻璃IRG206(As40Se60)基底,研制了3.7~4.8μm及7.5~9.5μm双波段增透膜,可用于汽车红外夜视成像系统。采用电子束和电阻蒸发离子辅助沉积技术,结合化学键分析选取连接层材料,提高基底与膜层之间的结合力;利用离子辅助应力调控技术,优化膜层应力,实现膜层应力的匹配,解决硫系玻璃表面脱膜问题。测试结果表明,该膜层在3.7~4.8μm波段平均透过率为98.31%,在7.5~9.5μm波段平均透过率为97.43%,通过了牢固度、盐雾、高低温、摩擦等环境测试,能够满足汽车红外夜视成像系统的使用要求。

红外夜视观瞄系统的目标轮廓提取方法及FPGA实现

针对红外夜视观瞄系统中的目标凸显需求,提出一种可用于红外图像的目标轮廓提取方法。该方法立足于实时红外成像系统,在分析红外目标图像特性的基础上,通过高斯滤波预处理、对比度增强以及暗背景边缘去除等操作,改善了Sobel算子在红外图像中应用的不足,仿真实现了红外图像目标边缘的准确提取。在现场可编程门阵列(FPGA)实时处理平台验证了算法在红外夜视观瞄系统中的应用效果。结果表明,针对红外夜视观瞄系统的目标轮廓提取方法在FPGA实时系统中具有良好的边缘提取效果,在占用低于2%的硬件资源条件下获得了较为显著的目标凸显性能。

激活剂间隙位占据诱导氟化物NaHF_(2)∶Cr^(3+)的高效近红外发光

宽带近红外荧光粉转换型发光二极管(pc-LED)作为一种新型固态光源,在夜视照明、食品检测、生物成像等领域受到了广泛的关注。然而,如何实现高效的近红外发射仍然是一个巨大的挑战。本文采用水热法制备了氟化物近红外荧光粉NaHF_(2)∶Cr^(3+),发射峰位于761 nm,半高全宽约为112 nm,其内/外量子效率(IQE/EQE)为72.20%和29.6%。密度泛函理论(DFT)计算和晶体结构分析表明,Cr^(3+)离子在NaHF2体系中占据间隙位点,形成了高度畸变的八面体[CrF_(6)],有利于解除部分宇称禁阻跃迁,使得该荧光粉具有较高的发光效率。将荧光粉NaHF_(2)∶Cr^(3+)与蓝光InGaN芯片相结合,制备了近红外输出功率为426.74 mW@300 mA的pc-LED器件,在夜视成像等领域具有一定的应用前景。本研究也为设计高效近红外发射的Cr^(3+)激活荧光粉提供了新思路。

一种可运动夜视机器人的结构设计

近年来,红外夜视系统逐渐在汽车领域普及,但针对该系统的评价设备不够完善。为了更好地评测红外夜视系统的性能,开发一种可运动夜视机器人。在红外线波长为850~910 nm时,该夜视机器人的衣着和皮肤的发射率为40%~60%,头发的反射率为20%~60%。该夜视机器人可以模拟真人运动,能够以不同的速度在汽车前方或其他位置运动。

红外夜视机器人体表温度控制的研究

目前,夜间行车导致交通事故发生频率较高,对行人及驾驶员的生命安全造成了严重威胁。越来越多的汽车上安装了车载夜视系统,对于提高汽车主动安全性起着十分重要的作用,但现阶段车载夜视系统的测试与评价设备较少。为了客观评价车载夜视系统,开发能够模拟控制人体体表温度的红外夜视机器人,实现对车载夜视系统的智能评测。

基于拮抗视觉特性的多波段彩色夜视融合方法研究

以差分高斯函数(DOG)模拟人眼视网膜中的同心圆拮抗特性,分析了基于DOG的ON-中心OFF-周边分离网络(CSSN)平衡方程,发现其有增强反差、突出边缘和压缩动态范围的特点.将CSSN平衡方程应用于夜视图像的增强与融合,取到了保留图像间共有信息、增强互补信息的作用.提出了以CSSN平衡方程为基础的多种彩色夜视融合结构,包括双波段微光、微光/长波红外、中/长波红外、微光/中/长波红外,其中的彩色映射规则用色彩的冷暖突出红外图像的冷热目标、细节丰富的微光图像作为绿色背景.仿真结果表明,这些融合结构均获得了色彩自然的彩色融合效果.

彩色夜视成像处理算法的新进展

彩色夜视成像技术是当前国内外重点发展的关键技术之一,介绍了彩色夜视成像处理算法的分类、特点及其研究进展,分析了国外一些彩色夜视系统,并重点介绍了笔者在自然感彩色夜视算法及自然感彩色夜视成像系统方面的研究进展。

夜视图像的彩色融合技术及其进展

介绍了夜视彩色图像融合算法的研究进展 ,着重分析了以接近自然色彩为目的的MIT法以及我们提出的线性组合法、基于视觉拮抗模型的非线性图像增强与线性组合法结合的混合结构法 ,给出了若干组场景下各方法的微光与热成像的彩色融合图像以及微光彩色融合图像 ,显示出良好的目视观察效果 ,提出了需要进一步研究的问题和关键技术。

飞机夜视兼容照明技术

飞机夜视兼容照明技术作为保证飞机上微光夜视仪正常使用的军用光电子高新技术,其在现代高新技术局部战争和夜间战争中具有重要的作用和地位。在对国内外微光像增强器技术的发展现状、关键技术和主要发展趋势简要介绍的基础上,详细分析了普通光源对微光夜视仪的干扰,说明飞机夜视兼容照明技术存在的重要性,介绍了飞机夜视兼容照明技术的主要实现手段、测试方法及国内外发展现状。结合我国目前技术水平的现状,指出国内飞机夜视兼容照明技术的发展方向和重要的关键技术。

基于YUV空间的双通道视频图像色彩传递及实时系统

研究基于YUV空间的双通道黑白视频图像彩色融合与传递方法,建立以TM1300为核心的实时系统.用2片TM1300分别对双通道图像进行预处理,计算图像均值和方差.用第3片TM1300在YUV空间将双通道图像融合为彩色图像(源图像),再将其分量根据白天光照下彩色参考图像与源图像的标准方差比进行缩放,把参考图像的色彩和亮度分布传递给源图像.实验结果表明,算法在易于实时处理的同时获得了与白天图像类似的自然色彩效果.

新型汽车红外夜视系统的研究与开发

通过对新型汽车红外夜视系统的原理分析、系统设计和技术研究,对现有红外夜视技术及相关器件进行了借鉴、移植与改造,并对摄像机的选型、红外灯的改进以及视频处理电路的制作等从理论与实践上进行了深入探索。所提出的设计思路与技术方法,可为相关行业研究人员提供参考。

一种彩色夜视实时图像融合系统

在彩色夜视图像融合基础上,针对线性组合算法和直接映射算法实时性高的特点,提出了一种基于 CPLD 的双通道彩色夜视的实时图像融合系统,并阐述了其设计原理,系统的结构、特点和功能.用 verilogHDL 硬件描述语言实现了相关的算法和设计。实验结果表明,融合图像接近自然色彩,同时能够反映两个波段的图像的特点.该系统可以实现实时的线性组合算法和直接映射算法,将红外与微光或者微光与微光等不同波段组合,是一种简单.高效彩色夜视系统.

一种船用摄像机的主动红外系统设计与实现

根据夜视作用距离指标要求,设计了一种船用摄像机的主动红外照明系统。首先给出了系统整体架构,提出根据光电传感器最低感光照度进行夜视照明设计,并进行了公式推导;分析和设定了影响夜视作用距离的参数,在此基础上提出采用波长为0.85μm的红外LED阵列作为照明光源;针对镜头为电动变焦镜头而LED出光角度固定带来的不匹配问题,提出将LED阵列分四组并根据镜头焦距不同进行实时控制的解决方案,继而采用PIC单片机实现了系统控制功能。试验结果表明,该主动照明系统实用有效,在特定环境200 m距离内目标成像级别达到了B级,同时大幅提高了整体系统的寿命。

基于侧抑制特性的夜视图像彩色融合方法研究

介绍了具有侧抑制特性的中心-周边分离网络(CSSN),通过对一维信号处理效果的模拟分析,验证了CSSN对单幅图像或两幅图像间的对比度增强作用;在MIT融合结构的基础上,提出了一种新的基于CSSN的双通道融合结构,对微光与红外图像进行彩色融合处理后,证明能得到自然的色彩效果.

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。

基于轮廓跟踪的车载红外视频彩色化方法

提出一种车载红外视频快速彩色化方法,利用轮廓特征点跟踪获取每帧物体类别的轮廓区域,采用类别特征色彩对各区域传递色彩。构建各景物样本特征色彩集,以各类景物在自然彩色图像中表现出来的特征色彩作为红外图像中对应景物的色彩;利用改进的高效K-Means方法对红外关键帧进行聚类,得到分割区域,提取轮廓特征点;通过KLT算法跟踪特征点,得到其在下一帧中的位置并同时修正,采用B样条插值进行轮廓复原,得到该帧的各类别轮廓区域;最后将特征色彩按类别赋予各区域,从而给各帧图像着上合适的颜色,实现红外视频序列的快速彩色化。实验结果表明,该方法与基于运动估计的算法相比可提高近5倍的处理速度,并且能够得到与自然景物色彩较接近的彩色化视觉效果。

基于颜色传递和目标增强的夜视图像彩色融合

颜色传递是获得夜视图像自然彩色的一种方法,以红外和微光图像为研究对象,提出了一种基于颜色传递和目标增强的夜视图像彩色融合方法。首先结合红外和微光图像各自的特点,采用TNO法生成伪彩色融合图像(目标图像),很好地保留了图像的细节信息,然后选取一幅相近的参考图像,把目标图像和参考图像转换到YCb Cr颜色空间进行各个通道一阶(均值)和二阶(标准差)统计量匹配的颜色传递,同时在Cr通道引入一个对比度增强因子来增强图像中的兴趣目标。实验结果表明,文中方法不仅使得夜视图像获得了如白天参考图像般自然、真实的色彩,而且提高了图像的细节,目标也更加突出,更有利于观察者对场景的理解。

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.