1 佛山科学技术学院交通与土木建筑学院，佛山 528000
2 佛山科学技术学院环境与化学工程学院，佛山 528000
近年来，石墨相氮化碳(g-C3N4)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点，成为新兴的可见光响应非金属光催化剂，被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C3N4对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快，导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C3N4的非金属特性，通过非金属掺杂可以有效提高g-C3N4的光催化性能，引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C3N4复合材料常见的制备方法,着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C3N4光催化降解水中有机污染物的相关研究进展，探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后，提出目前g-C3N4基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战，旨在为非金属掺杂g-C3N4耦合光催化在水中有机污染物降解方面提供参考。
石墨相氮化碳 非金属掺杂 光催化 降解 有机污染物 graphitic carbon nitride nonmetal doping photocatalytic degradation organic pollutant
1 Key Laboratory of Intelligent Infrared Perception, Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083, China
2 Huzhou Center for Applied Technology Research and Industrialization, Chinese Academy of Sciences, Huzhou1000, China
3 Key Laboratory of Intelligent Infrared Perception, Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083, China
为了有效地检测复杂背景下的红外弱小目标，提出了一种基于横纵多尺度灰度差（HV-MSGD）的方法来增强弱目标，并通过距离和像素差异来实现对背景强边的抑制。目标区域与周围区域之间存在不连续性，为了加强它们的差异，HV-MSGD与双边滤波（BF）相结合，可以在抑制背景的同时提高目标强度。进一步通过自适应局部阈值分割和全局阈值分割来提取候选目标。为了进一步验证对单帧检测的影响，将上述单帧检测算法与改进的无迹卡尔曼粒子滤波器（UPF）相结合，实现轨迹检测。实验结果表明，该方法在弱信噪比（SNR）下优于其他方法，在抑制背景的同时可以增强目标，增强效果是其他方法的6-30倍。在实验中，输入信噪比分别为2.78,1.77,1.79,1.13和1.16。图像处理后，背景抑制因子（BSFs）分别为13.48,21.33,11.73,20.63和121.92，信噪比增益（GSNRs）分别为40.09,71.37,27.53,12.65和131。该方法的检测概率（Pd）也优于其他算法。当误报率（FARs）为
![]()
![]()
,
![]()
![]()
,
![]()
![]()
,
![]()
![]()
和
![]()
![]()
，计算五组真实序列图像的Pd为94.4％，92.2％，91.3％，95.6％和96.7％。
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对红外复杂背景下的弱小目标检测难题, 提出一种基于背景自适应的多特征融合的复杂背景下弱小目标的检测算法。首先, 通过对红外图像进行空域滤波去除孤立噪声点, 并利用恒虚警率分割消除大面积平稳背景, 获得疑似目标集。然后融合红外图像的背景信息、弱小运动目标的灰度特征、目标与周围像素的方向梯度特征等多个典型特征, 消除疑似目标集中的大部分假目标, 最后运用运动特征获取真实目标的轨迹, 最终实现复杂背景下的红外弱小目标的检测。实验表明: 该算法能实现复杂背景下低信噪比的红外弱小目标快速检测, 具有检测概率高, 算法速度快, 鲁棒性好的特点。
弱小目标检测 多特征融合 背景自适应 红外图像 dim and small target detection multi-feature fusion background adaptive infrared image 红外与激光工程
2019, 48(3): 0326002
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
图像融合可以获取目标更加丰富的层次和细节信息, 有利于对探测目标信息的有效地获取, 在包括空间目标的三维重建等应用中有着重要意义。针对空间目标的宽动态范围提出了一种多次曝光的图像融合方法, 利用信息熵的非线性压缩判定图像融合权重, 并引入双边滤波残差加强弱纹理的分配权重, 有效地增加了图像的特征信息, 提高了三维重建点云的数量。利用提出的融合方法开展了空间目标模拟成像试验, 采用融合的图像对目标三维重建, 并与多种不同曝光程度以及采用其他融合图像的方法进行了对比, 提出的方法得到的重建点云数量相对恰当曝光状态提高了35%, 重建结果优于其他方法。结果表明: 将图像融合引入到三维重建中, 能有效地加强了重建图像信息, 避免了光照条件对目标三维重建的不利影响, 获得较高质量的重建效果, 该方法可以很好地应用到基于图像序列的空间目标三维重建应用中。
图像融合 三维重建 动态范围 image fusion 3D reconstruction dynamic range 红外与激光工程
2018, 47(9): 0926002
中国科学院上海技术物理研究所 红外探测与成像技术重点实验室， 上海 200083
时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域，这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间，提高系统成像质量和探测率。近年来，红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究。通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计，结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证，重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术，为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持。
数字域TDI技术 盲元补偿 非均匀性校正 像元调整 时间过采样 infrared TDI technology blind pixels compensation non-uniformity correction pixel adjustment time oversampling
1 上海大学通信与信息工程学院，上海 200444
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
随着图像传感技术和数字处理技术 在航天领域的广泛应用，空间成像技术得到了迅速发展。一方 面，空间任务受到复杂空间环境的影响；另一方面，大视场、高 分辨率空间成像的需求越来越迫切，然而传统的空间成像技术难 以满足要求。因此，空间操控全景成像技术日趋成为该领域的研究热 点。这项技术主要涉及空间全景成像系统和 空间操控系统。首先介绍了国内外空间全景操控成像 技术的发展概况；然后根据空间全景成像系统的组成原理对空 间全景摄像机的成像模型进行了简要说明，并对空间全景成 像的标定、拼接以及融合方法进行了分类和分析；最后对 空间操控系统进行了阐述，并对该技术未来的发展趋势进行了 展望。
空间全景 空间操控 全景成像 space panorama space manipulation panoramic imaging
图像采集系统在红外时间延迟积分（Time Delay Integration，TDI）相机开发前期的验证与测试阶段发挥重要作用。介绍了一套以PXI 硬件平台和LabVIEW 软件平台为基础开发的图像采集系统。该系统采用模块化、多线程设计，具有高速数据采集和处理的能力。实验结果表明，系统最高达到约120Mbps 的数据采集率，可完成8 级TDI 图像的高速实时处理与显示。该系统实现了对新型640×8中波红外数字式TDI 探测器的数据获取，对新型探测器的应用有重要的技术支撑作用。
红外TDI 图像采集 Infrared TDI image acquisition LabVIEW LabVIEW PXI PXI
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
针对长线列红外时间延迟积分(TDI, Time Delay Intergration)探测系统面临通道多、噪声大、体积大、质量重、功耗大等问题，提出了利用专用集成电路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)方法解决长线列红外TDI探测读出电路中面临的问题。通过实现由一款全定制ASIC芯片(8路红外信号调理芯片)和红外TDI探测器构建的红外探测扫描成像系统验证ASIC芯片可以解决长线列红外TDI探测系统中所面临的上述问题，整个系统噪声为1.42 mV，功耗为0.72 W。实现了读出电路的高集成化，减少设计复杂度和工作量，为微型化、小型化航天遥感卫星研发提供技术支持和实践基础。
长线列TDI探测器 扫描成像系统 AISC ASIC long array column TDI scanning imaging system
