1 中国科学院微电子研究所，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
在脉冲激光探测中，常采用峰值检测电路获取强度信息。当激光通过部分反射或部分遮挡的空间多层物体时，会产生多个回波。传统峰值检测电路无法准确探测多回波峰值。因此，基于脉冲多回波峰值检测原理，设计了一种具有高集成度的新型脉冲多回波峰值检测电路芯片。该芯片以两级峰值采样保持电路结构为基础，通过采用交织采样和多路复用技术优化了电路结构，实现了对多回波信号的峰值检测。芯片采用CMOS 0.18 μm工艺设计，面积约为2.6 mm×0.48 mm，测试结果表明，所设计的芯片能够有效检测幅值范围50~500 mV、脉宽5 ns的多回波信号，峰值输出电压的最大误差为4.8%，通道间的输出电压最大相对偏差为5.7%，具有更精细的多回波探测能力，可集成应用于脉冲激光探测系统。
激光探测 峰值保持电路 多回波 峰值检测 laser detection peak-holding circuit multi-echo peak detection 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220625
针对N步相移法无法克服测量系统中投影设备的非线性响应以及抑制三频外差解相存在的跳跃性误差, 提出基于双N步相移与全频解相的三维测量方法。首先, 通过标准双4步相移法求解初始包裹相位与融合包裹相位, 依据条纹调制度确定组合包裹相位; 然后利用三频外差法对部分条纹解包裹获得一级条纹级数, 再基于全频解相算法中条纹级数与相位的关系, 获得二级条纹的展开相位。最终的实验结果表明: 所提方法实现简单, 展开相位平滑无跳跃性误差, 相比现有方法解相效果更好。
光栅测量 双N步相移法 组合包裹相位 全频解相 grating measurement double-N-step phase shift method combined wrapped phase full-frequency phase unwrapping
结构光三维测量技术以其非接触、精度高等优点而具有广泛的应用，但对于强反射物体表面，所采集的结构光图像会形成局部亮度饱和，导致信息失真或丢失，无法进行精确的三维重建。为实现强反射表面的测量，采用了一种改进的基于投影栅相位法的三维测量方法，对投影的相移编码图像二值化，并采用多幅不同曝光时间下所采集的图像进行融合，重建条纹图像序列，该方法增强了编码图像的鲁棒性，较好地解决了相机动态范围与物体表面反射亮度范围不一致的问题。实验结果表明，所提方法能够克服已有方法中图像局部饱和所导致的测量信息丢失的缺陷，实现对强反射曲面的结构光三维形貌的高精度完整测量。
强反射表面 投影栅相位法 多次曝光 图像融合 highly-reflective surface phase detection of projected grating multi-exposure image fusion
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200291
1 中国科学院微电子研究所,北京 100029
2 中国科学院大学,北京 100049
激光雷达主动发射激光,可高精度、高分辨率地获取入侵目标的距离、方位、速度及轮廓等信息,已在城市安防和工业安全等领域得到广泛应用。简要介绍了国内外主流安防激光雷达厂商及其产品技术指标。结合不同安防应用需求,从测距方案、扫描方式和光源选型三个方面重点讨论了不同技术体制下激光雷达的原理、特点及现状。最后对安防激光雷达的应用趋势及发展前景进行了总结与展望。为了满足消费级安防应用需求,安防激光雷达将进一步向低成本、高性能、系列化、小型化、固态化、芯片化及多源集成等方向发展。
激光雷达 安防应用 技术体制 发展趋势 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0100002
1 军事科学院国防工程研究院，北京 100850
2 军事科学院军事医学研究院，北京 100039
随着现代红外技术的不断成熟和日臻完善，直埋热管道面临的红外侦察监视和制导**的威胁日益增大，为此必须加强直埋热管道的热红外伪装技术研究。本文利用传热学原理，通过建立直埋热管道温度的数值模型，分析了管道埋深、冷热流体混合和包覆保温材料等措施对热红外伪装效果的影响，分析结果对直埋热管道的热红外伪装设计具有重要的参考价值。
直埋热管道 数值模型 红外伪装 direct buried heat pipeline，numerical model，infr
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林 长春 130033
2 空军装备部驻长春地区军事代表室，吉林 长春 130033
为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题，本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先，归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法， 对比了每种检焦方法的优缺点。接着，重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理，建立了数学模型，模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后，为衡量离焦程 度，提出了离焦评价因子的概念，接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响，给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最 后，通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明：合焦波形的峰峰值占比0.82，对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。
航空相机 检焦 自准直 Ronchi光栅 aerial camera focusing auto-collimating Ronchi grating
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对红外船只图像较模糊导致的识别率低、识别速度慢等问题,提出了一种基于深度卷积神经网络(CNN)的检测算法。首先采用标记分水岭分割算法提取红外船只图像中的连通区域,并对原图相应的目标位置进行标记和归一化处理,提取候选区域。采用改进的AlexNet(一种深度CNN模型)进行船只目标识别,将提取的候选区域送入改进的AlexNet进行特征提取和预测,得到最终检测结果。分水岭方法可大大减少候选区域检测时间,以及减少深度CNN识别时间。利用实验室自制的红外成像系统获取近千张红外船只图像数据,并对其平移缩放形成的数据集进行仿真实验。结果表明,标记分水岭与深度CNN的结合,可有效识别船只目标,所提方法具有良好的性能,能够更加快速准确地识别红外船只目标。
测量 红外船只目标检测 标记分水岭 卷积神经网络 图像分割
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
稳像系统能够保证对地观测视频小卫星“凝视”观测时获得稳定的视频序列。不稳定视频序列的像移精确检测是稳像系统能够正常工作的前提。本文研究了一种改进的相位相关算法提取亚像元像移的方法用于视频卫星稳像系统中的像移检测。传统的相位相关算法只能得到垂直和水平方向上的整像元像移, 通常视频序列图像之间的变换关系存在一定的旋转角度。本文在传统的相位相关算法中加入旋转矢量, 为方便计算将空间域的旋转映射成了频域的平移, 同时在求得的极值点附件利用曲面拟合得到亚像元的精度, 从而保证稳像系统能获得亚像元的稳像精度。实验时, 当图像尺寸为 200×200、固定像移为 8个像元时, 检测误差均值 Mean＝0.0191 pixel, 均方根 RMS＝0.01067。
稳像系统 相位相关 像移检测 亚像元 image stabilization system phase correlation image motion detection subpixel
1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
根据320×256 中波红外焦平面器件内部电路结构特点以及输出微弱模拟信号的特点，系统从低噪声和抗干扰的角度出发，设计了由电源模块、驱动电路、A/D 转换电路、数据处理电路、时序控制模块等模块组成的低噪声中波红外焦平面图像数据采集系统。通过噪声测试和成像实验得到，在26℃的室温下，测得的电路噪声为0.1 mV，在1000 μs 积分时间时系统噪声1.5 mV，各个像元的SNR 在62～65 dB 之间。
320×256 焦平面 中波红外 低噪声 采集系统 320×256 FPA medium wavelength infrared low noise acquisition system
