1 西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西西安70054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室，陕西西安710054
3 中石化安全工程研究院有限公司 化学品安全全国重点实验室，山东青岛266000
H2S，CH4多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术， 选用中心波长为8.309 μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源，搭建30 m长距离的遥测实验系统，使用WMS波长调制法对H2S，CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描，并对高频正弦载波进行了最优深化调制，实现了H2S，CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量，分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性，并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验，分析了15 m，30 m不同遥测距离对检测信号的影响，并利用增加积分时间与计算信噪比的方法，得到了128.75×10-9 m的遥测最低限。最后，Allan方差的计算结果表明，当积分时间为183 s，142 s时，系统对H2S，CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10-9和1.160×10-9。本文的研究结果为中红外波段H2S，CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径，为多组分气体的遥测应用提供了参考。
中红外 硫化氢 量子级联激光器 多组分气体遥测 mid-infrared hydrogen sulfide Quantum Cascade Laser(QCL) multi-component gas sensing
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
针对现有非均匀性校正方法中校正结果收敛速度慢、图像退化、存在“鬼影”现象等问题, 提出一种空域三边滤波与时域梯度加权均值滤波相结合的红外序列图像非均匀性校正方法.该方法首先利用三边滤波将图像分解为基本分量与细节分量; 然后对分离出的细节分量序列图像的时域曲线进行梯度加权均值滤波, 从而分离出细节分量中非均匀性和场景细节; 最后用原图减去非均匀性, 得到校正结果.实验结果表明, 该方法能有效地抑制“鬼影”并改善图像退化现象, 校正结果无论主观视觉还是客观评价指标均明显优于时域高通与神经网络校正方法.
红外焦平面阵列 非均匀性校正 三边滤波 时域曲线 鬼影 Infrared focal plane array Non-uniformity Correction Trilateral filter Temporal curve Ghosting
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
由于场景中目标与背景的温差相对较小, 红外图像会存在对比度低、视觉效果差的问题, 针对这一问题, 提出一种基于奇异值非线性修正的红外图像对比度实时增强方法。该方法首先对红外图像进行奇异值分解得到其原始奇异值, 然后采用一个对数型非线性变换对图像奇异值进行优化, 最后根据修正的奇异值重构出对比度增强的红外图像。利用对数型非线性变换修正图像奇异值不仅能够有效拉伸奇异值的动态范围, 同时可优化奇异值的变化梯度, 使图像的能量信息得到更充分地表达, 改善红外图像不良的视觉效果。实验结果表明, 该方法较几种对比方法在视觉效果和客观评价方面均具有更优的增强性能；同时体现出良好的实时性, 为实现红外图像的实时增强提供了新途径。
红外成像 图像增强 奇异值分解 非线性修正 infrared imaging image enhancement singular value decomposition nonlinear correction 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011007
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
针对基于压缩感知理论的红外图像重建问题,提出一种基于改进的分块压缩感知红外图像重建方法。该方法首先对原始红外图像进行分块,并对每个子块用相同的观测矩阵进行随机观测,获得少量的观测数据;然后利用谱图小波变换优异的稀疏特性,将其引入平滑投影Landweber算法进行迭代优化重建,同时采用混合中值滤波进行处理以增加图像的平滑度和减少块伪影,最后输出满足要求的高质量红外图像。实验结果表明,在相同采样率下,该方法对于不同类型红外图像的重建性能均优于目前广为采用的一些小波压缩感知方法,可获得更高质量的红外图像。
红外成像 图像重建 分块压缩感知 谱图小波 混合中值滤波 infrared imaging image reconstruction block compressed sensing spectral graph wavelet hybrid median filter 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121011
