介绍的光光转换器是新型红外光-可见光转换器件, 红外光产生的光生载流子直接注入有机发光二极管产生可见光。以半导体红外探测与有机发光器件单片集成的光光转换器, 直接实现了红外光到可见光的集成转换, 在红外凝视技术中有极大的应用潜力。综述了无机红外探测与有机发光的光-光转换器的研究进展。

针对红外目标探测等**应用的实际需求, 为了扩大对目标的搜索范围, 设计了 8～12 μm红外波段的 20×连续变焦光学系统。该系统采用 320×240非制冷焦平面红外探测器, 在 15～300 mm范围内实现连续变焦, F数为 2。系统结构简单, 仅由 6片透镜组成, 并仅引入 1个非球面校正系统像差。在空间频率为 16 lp/mm处, 变焦范围内的 MTF调制传递函数均在 0.45以上, 接近衍射极限, 像质优良, 像面稳定, 可用于坦克红外观瞄系统。

针对双视场成像光学系统的特点, 对目前机电主动式温度适应技术需要手动调焦作了改进, 采用基于温度传感器的温度信息和视场状态控制调焦机构运动技术, 找出不同温度点下调焦镜的最佳位置并写入热像仪伺服控制板主控芯片, 实现随环境温度变化自动调焦, 达到快速最佳成像的目的。有效保证了双视场红外光学系统在－40℃～50℃范围内的性能。

论述了无热化设计的种类和光学被动式无热化设计的基本原理。使用光学被动式无热化设计方案, 设计了一款工作波段为 8～12 μm、焦距 f′＝16.5 mm、F#＝0.8、视场为 36.5°×27.8°的大孔径、大视场辅助驾驶无热化红外镜头。此镜头体积小、重量轻、结构简单, 适用于辅助驾驶系统。此红外镜头在－40℃～60℃的工作温度范围内, 无需调焦, 能自动消除热差影响, 始终保证成像清晰。经过寒区(低温)试验, 满足无热化设计的需要。

数值模拟的方法研究了短套管二元引射喷管几何参数(LW、LN和间距比)变化对推力特性的影响, 优选出了短套管二元引射喷管几何参数的选取范围, 并计算了优选结构下短套管二元引射喷管在 3～5 μm波段的红外辐射特性, 且与轴对称喷管、二元喷管和长套管二元引射喷管进行了对比。排气系统的流场采用了商用软件计算, 红外辐射特征采用了自主开发的软件(NUAA-IR)进行计算。结果表明: 短套管二元引射喷管相对长套管二元引射喷管具有更好的推力特性和红外抑制效果。

通过对 A版(初减薄)和 B版(终减薄)中波 320×256碲镉汞红外焦平面探测器组件进行可靠性试验, 并对其试验后的光电特性进行比较, 最终给出 B版焦平面探测器组件工作寿命的初步评价。

提出了一种基于 Harris角点的 KLT跟踪图像配准算法用于解决红外搜索跟踪系统中红外图像配准问题。该算法首先对红外序列图像进行 Harris角点检测, 选取合适的角点作为跟踪点, 对跟踪点进行 KLT跟踪, 通过 KLT算法计算出序列图像间的位移量, 从而实现红外图像配准。整个算法在 DE2-115系统平台上实现, 采用 CycloneIV系列的 FPGA, 在 Quartus13.0软件上利用 Vhdl编写和调试 Harris角点检测、KLT跟踪以及匹配程序。最后结论表明, 该算法能满足红外图像配准的精度和稳定性, 并且 FPGA在图像处理中可以提供更高的运算速度, 更能满足图像配准的实时性要求。

针对天空背景红外点目标检测时云层边缘产生的虚警, 根据点目标的高斯分布特性, 提出采用高斯曲面拟合算法, 首先利用传统目标检测算法检测得到目标和云层边缘, 然后获取其高斯曲面拟合参数, 最后计算偏态系数和峰度系数, 根据偏态和峰度系数的差异, 区别目标和云层。实验结果证明, 该方法能有效地区别目标和云层边缘干扰, 从而降低目标检测算法的虚警率。

为了实现红外图像增强, 以 FPGA为平台, 提出了一种新型的红外图像增强算法。在设计过程中, 根据红外图像处理的特点, 利用一帧图像的均值和标准差快速的将图像灰度范围划分成若干段, 根据每段的拉伸系数做不同的线性灰度变换实现图像中目标对比度的增强。该算法不仅能实现自适应图像增强, 也可以通过在线调节来特别增强某一段或某几段温度范围内的目标, 达到目标识别的目的。经验证该算法优于一般的线性增强算法, 获得了很好的视觉效果。

针对红外图像弱小目标检测的特点, 采用二维正态云模型算法。首先利用一维云的特性建立二维云模型, 由两个相互独立的一维云模型函数组成, 目标像素的分布点为一个云滴, 整个像素分布区域形成的云团反映了图像中目标的特性;接着依据目标判别条件函数来通过函数发生器产生正态云模型;最后在红外图像弱小目标检测误差函数下构造各云层的目标函数。实验仿真显示本文算法对红外图像弱小目标检测效果最好, 能检测率高, 虚警率低, 耗时少。

红外图像的模拟能够对红外探测系统的实时性能进行测试和评估, 也可以用于红外伪装, 如设置假目标。利用电热膜模拟红外图像简单方便、成本低。分析了电热膜面电阻分布与功率分布之间的关系, 制作出模拟真实目标的电热膜, 获取其不同加热功率下的红外图像, 比较电热膜红外图像和原始目标红外图像的相似性, 测试了电热膜形成红外图像的时间。利用电热膜能够快速形成良好的红外图像。

以镁/聚四氟乙烯红外诱饵配方为基础配方, 用红磷和硫酸锶分别替换基础配方中的氧化剂和可燃剂, 设计了几种不同的红外诱饵剂配方, 利用差热分析仪、红外测温仪和红外辐射度计等仪器对各配方的性能进行测试研究。设计结果表明, 红磷和硫酸锶均可以使反应的起始分解温度和结束温度降低, 红磷的降低效果较硫酸锶更为明显。基础配方的最高火焰温度为 1013.7℃, 最大辐射强度为 0.0023 W/sr, 红磷的加入可以有效提升配方的辐射强度。随着替换成分质量分数的增加, 最高火焰温度逐渐降低。质量分数为 20%时, 红磷配方的最高火焰温度为 427.7℃, 最大辐射强度为 0.1522 W/sr, 安定性下降, 燃烧出现不连续现象;硫酸锶配方为 818.6℃, 辐射强度变化不大, 燃烧过程比较稳定。

提出利用聚类方法对光谱数据进行特征筛选。通过分析类内参数 γ1和类间参数γ2对筛选结果的影响, 选择较好的γ1和γ2进行有用光谱特征筛选。利用烤烟叶的近红外反射光谱(1500～2400 nm间隔 2 nm), 选用 SVM方法进行部位和颜色分组识别, 训练样本的识别率为 100%, 测试样本的识别率分别是 96.22%和 92.79%。然后利用聚类方法对初始光谱进行特征筛选, 选用相同的 SVM方法及相同的学习样本和测试样本进行部位和颜色分组识别。在删减部分不相干光谱后, 识别率分别提高到97.23%和 95.52%;继续删除相关度不高的光谱, 在识别率略有下降时, 光谱特征数可减少到 200个以下。结果表明: 利用聚类方法进行特征筛选, 不仅可提高识别率, 且可大大减少光谱数据, 因而极大地减少了数据采集时间, 简化了分组模型, 提高了系统的实时和快速处理能力。

利用红外热像仪直接观察与测定了钢锭凝固过程中铸模外表面的温度分布, 对几个关键部位的温度随时间变化的趋势及规律进行了对比和分析, 对可能存在的铸锭缺陷进行了判断。采用金相法和氧含量分析法对铸锭的显微结构进行分析, 并结合统计数据对结果进行确认。证明利用红外热像仪判断铸锭缺陷在一定程度上是可行的。