Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China
2 College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Jilin 130012, China
The silicon-based arrayed waveguide grating (AWG) is widely used due to its compact footprint and its compatibility with the mature CMOS process. However, except for AWGs with ridged waveguides of a few micrometers of cross section, any small process error will cause a large phase deviation in other AWGs, resulting in an increasing cross talk. In this paper, an ultralow cross talk AWG via a tunable microring resonator (MRR) filter is demonstrated on the SOI platform. The measured insertion loss and minimum adjacent cross talk of the designed AWG are approximately 3.2 and -45.1 dB, respectively. Compared with conventional AWG, its cross talk is greatly reduced.
SOI platform arrayed waveguide grating cross talk microring filter array thermo-optic effect Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031303
1 昆明理工大学理学院，云南昆明 650500
2 昆明物理研究所，云南昆明 650223
根据 PV探测器的开路输出公式，建立了涵盖长波、中波、短波的 HgCdTe探测器响应模型。模型仿真发现探测器被激光辐照后产生的温升将降低探测器的输出，探测器被激光直接照射后会立即产生饱和输出。综合实际应用提出了探测器软损伤的判断门限。
红外探测器 激光器 软损伤 激光辐照 HgCdTe HgCdTe，infrared detector，laser，soft damage，las
1 昆明理工大学理学院, 云南昆明 650500
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
采用 Xilinx Xc6slx45t FPGA为核心处理器件, 配以 DDR3作为帧存, 实现了一套实时 CameraLink至 3G-SDI视频转换电路。该电路可将 CameraLink视频转换为双路独立的 3G-SDI视频。同时该电路也可将 CameraLink视频转换为两路独立的 PAL模拟视频; 具备 3路 422通信串口, 1路 232维护串口, 还可以实现命令接收转发, 分划字符菜单叠加, 外同步及同步转发等功能。该电路尺寸为 50 mm×50 mm, 全部功能开启后功耗约 4.5 W。
CameraLink CameraLink, SDI, UART, FPGA, PAL, GTP SDI UART FPGA PAL GTP
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 北京交通大学理学院发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
气体泄漏红外成像探测具有高效率、远距离等显著优势。为了进一步增强观察人员对气体泄漏红外图像的细节感知, 等效提高系统探测极限, 提出一种基于双边滤波的气体泄漏红外图像动态压缩及增强方法, 以气体泄漏红外图像特点为依据, 对双边滤波和压缩合并过程进行控制, 实现了气体泄漏红外图像细节的有效增强。实验表明, 在实现从高位宽原始数据到低位宽输出显示数据压缩的同时, 气体泄漏痕迹信息得到显著增强, 且整幅图像具有较好的对比度, “光晕”现象得到有效抑制。
成像系统 红外成像 气体泄漏探测 图像压缩与增强 双边滤波
采用MPU-6050 MEMS 陀螺仪和Xilinx FPGA 实现了一套实时电子稳像系统。该系统可对视频序列中的横向、纵向以及旋转方向的非意向运动（抖动）进行有效补偿，并保留操作者的意向运动。针对PAL 视频时，补偿范围为横向±240 像素，纵向±240 像素，旋转±45°，系统延时小于20 ms。给出了实现过程、硬件使用情况以及实验效果。
电子稳像 陀螺仪 video stabilization gyroscope MEMS MEMS FPGA FPGA
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京100081
2 昆明理工大学 呈贡校区理学院, 云南 昆明 650500
为提高红外图像目标场景细节表现能力, 研究了热图像自适应细节增强算法AS&DRP。通过能自适应调节窗口大小的自适应滤波器滤波及γ压缩变换, 在压缩像素数位的同时有效地保留了目标和场景的细节信息。采用Xilinx公司的XC5VSX50T的FPGA作为核心处理器, 配制少量外围器件研制了通用数字图像处理电路, 并在其上实现自适应细节增强算法。通过对线性压缩和由自适应细节增强算法处理图像的主观视觉评价与客观评价参数EME的对比, 表明了算法在突出细节上的优势。算法硬件处理系统具有时间延迟小、消耗资源有限、功耗低等优点, 适合在各类高性能热成像系统上使用。
红外 自适应 细节增强 数据压缩 热成像 infrared adaptive detail enhancement data compression thermal imaging
1 昆明理工大学理学院物理系, 工程数学中心, 昆明 650500
2 北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
3 云南民族大学外语学院, 昆明 650500
硬件闭环仿真系统是红外图像搜索制导系统、热像仪以及前视红外系统研制中的重要设备, 红外场景辐射模拟器(红外投影仪)则是该设备中的核心器件, 从辐射产生传输的角度, 可主要将其分为 4类: 发射型、透射型、反射型以及激光型。介绍了各类型中典型模拟器的基本原理以及典型结构, 并给出了部分关键性能参数(模拟温度动态范围、温度分辨率、空间分辨率、帧频)。
动态红外场景 辐射模拟器 硬件闭环仿真系统 dynamic infrared scenery DIRSP HWIL
北京理工大学光电学院，“光电成像技术与系统”教育部重点实验室北京 100081
概述了4 种红外焦平面阵列非均匀性过程中使用到的参考源。成为产品前，通常使用面源黑体作为参考源对红外焦平面阵列进行非均匀性校正；在热成像系统应用中动态非均匀性校正中，普遍使用的辐射挡板由于没有连有控温装置，只能进行一点校正，在场景温度偏离校正温度时，校正效果会受到影响；美国第三代前视红外成像系统中使用连有热电制冷器的热电参考源，利用热电制冷器对发射表面进行控温，可实现两点校正算法；为基于边框的SBNUC 校正算法设计的U 型边框黑体光阑，对视场中心没有遮挡，利用半导体制冷器对U 型边框黑体光阑的进行控温，能根据场景信息自适应地实现的两点校正。
非均匀性校正 面源黑体 辐射挡板 热电参考源 U 型边框黑体 non-uniformity correction (NUC) surface blackbody radiation shield thermoelectric thermal reference sources(TTRS) virtual perimeter diaphragm strips
1 昆明理工大学 理学院， 昆明 650000
2 北京理工大学 光电学院， 光电成像技术与系统教育部重点实验室， 北京 100081
国外一流热成像厂商均研制了适宜其产品应用的新型高性能图像处理电路。选取了5套具有代表性的国外高性能处理电路，对其硬件设计构架、实现功能、以及对外接口三方面进行了对比分析。这些高性能处理电路的主要特点有：电路功能分模拟转换和数字处理两部分；数字处理电路以大规模FPGA为处理核心，并配以大量存储器，且广泛应用FPGA中的嵌入式核；在具备基本使用功能的基础上，继续在非均匀校正以及图像增强两个方向，应用效果更佳的算法；处理电路通常具备扩展能力；处理图像分辨率大于等于640×512像素；模拟视频采用VGA接口等。
热成像系统 图像处理电路 thermal imager system processing electronics FPGA FPGA
北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
在已有基于色彩传递的双通道自然感彩色视频图像融合算法及DSP实时处理平台的基础上, 采用Xilinx公司的XC5VLX50T FPGA为核心处理器件, 配以少量外围器件研制成基于FPGA的可见光/红外双路自然感彩色视频融合系统, 可为观察者提供包含可见光/热红外信息的自然感彩色融合视频图像。系统输出图像色彩更接近自然, 使得两个通道的原有信息同时得到了更好的表现。基于FPGA的双通道自然感彩色融合系统不仅可实现实时视频融合, 而且相对原有DSP处理系统, 处理延时明显缩小, 可在1帧内完成相关的预处理和色彩传递处理, 适合动态场景下的双通道（微光/微光、可见光/热红外、微光/热红外、中波/长波热红外等）视频自然感彩色融合系统应用。
图像融合 色彩传递 可见光 红外 image fusion color transfer Visible IR FPGA FPGA
