为了改善红外图像的视觉效果, 介绍了一种基于 FPGA的红外图像自适应分段线性拉伸增强算法。该算法根据红外视频图像帧间的高度相关性和图像的特点, 通过统计红外图像多级均值的方法估算图像灰度阈值, 自适应地将图像分成背景灰度区间、过度灰度区间和目标灰度区间, 最后对各部分区间采取不同的线性变换, 获得最佳的视觉效果。该算法已在自主研发的红外手持观测仪上得到了应用, 占用硬件逻辑资源少, 实时性强, 具有一定的应用价值。

综合考虑太阳、大气、河流和车辆等环境因素以及桥梁的结构、材质等的影响, 使用 ANSYS软件和 MODTRAN软件建立桥梁的三维瞬态温度场模型与红外辐射特征模型, 分析桥梁的长波红外辐射特性。

讨论了陆海交界地区气象特点, 阐释了红外烟幕干扰原理, 通过开展陆海交界地区红外烟幕干扰野外测试试验, 探讨了陆海交界地区大气稳定度变化规律及红外烟幕干扰性能, 为在陆海交界地区战术使用烟幕提供技术支持。

在传热学的基础上, 通过对红外无损检测的锁相检测方法进行分析研究, 建立了一个二维瞬态导热模型; 并利用有限体积法对建立的模型进行正弦热流激励条件下的温度场模拟计算, 在此基础上对红外无损检测中的锁相检测法进行了数值模拟实现, 从理论计算的角度揭示了锁相检测法及其相位差与调制频率、缺陷深度、高度、宽度以及材料等因素的关系, 得到了多组定量关系曲线, 模拟计算结果能够对最佳调制频率和盲频的预测提高参考, 为优化锁相检测提供了理论依据。

微光夜视技术是现代化**夜视装备的支撑技术之一, 掌握先进的微光夜视技术对于掌控以夜间战争为特点的现代化战争局势至关重要。近年来, 美国等发达国家不断地发展更为先进的微光技术和装备, 并取得了重要进展。介绍了微光夜视器件及系统的发展现状和最新技术进展, 分析了几项新技术产品的技术特点和应用方向, 表明了微光器件向性能提高及光谱响应范围扩展技术方向、微光系统向信息融合及多功能集成技术方向发展的趋势。

探讨了一种多模块拼接型长线列红外双波段图像实时传输系统的原理、结构和特点。针对红外成像探测系统的要求, 设计了一种基于 FPGA的红外双波段图像实时传输方案, 并采用 Aurora 8B/10B协议和 PCI Express(PCI-E)协议实现。实验结果表明, 该方案能很好地解决拼接型长线列红外双波段图像的实时传输问题, 为下一步图像融合、目标探测提供前提保证。

针对 TDI型红外探测在各个领域的重要作用, 设计并实现了一个中波 TDI红外扫描成像系统。该扫描成像系统采用国产 512×8元线列 MCT(碲镉汞)焦平面列阵、自行研制的光学系统和一维角度扫描系统。当探测器在 300 K黑体的照射下, 积分时间为 500 μs时, 整个成像系统的平均噪声等效温差(NETD)约为 0.3 K。实验结果表明该系统能够满足设计要求。

介绍了针对 4×128双色线列探测器而设计的成像电路系统, 其硬件电路主要包括探测器适配电路、视频模拟信号调理电路、模数转换电路、图像预处理电路、数字图像输出接口电路等。探测器驱动时序、一维扫描成像时序、 AD采样时序和接口时序由 FPGA来实现, 采用 VHDL语言完成时序设计。

长期以来 Hadamard变换成像光谱技术一直受到编码模板的制约而发展缓慢, 然而随着微光机电系统(MOMES)的出现, 基于数字微镜器件设计 Hadamard编码模板为 Hadamard变换成像光谱技术的发展提供了新的契机。介绍了一种基于数字微镜器件(DMD)的 Hadamard变换成像光谱仪的物理模型及其 Hadamard编码模板的设计方法, 该方法控制 DMD将光谱仪的光谱响应范围对应的色散光谱的宽度按照 S矩阵的阶数等分, 在空间上形成循环变化的 Hadamard编码模版。实验表明光谱仪原理样机取得的光谱曲线与辐射度计取得的光谱曲线相似度很高, 有力证明了基于 DMD设计的编码模板对色散光谱的良好调制作用。

红外图像复杂度度量方法不仅可以用于描述目标识别面临的复杂场景变化, 而且在红外成像系统性能预测与评估、目标识别算法性能对比、建立和改进目标获取性能模型等方面也有广泛而重要的应用。给定了红外目标识别图像复杂度的定义, 对该领域近年来最新出现的和部分经典的度量方法进行系统的归纳总结和对比分析, 提出了度量方法选择的依据, 指出了现有度量方法的缺点和不足, 并指出红外目标识别图像复杂度度量未来将向着融合多种特征或者综合多种度量方法的趋势发展。

随着红外成像系统在目标探测、夜间导航以及精确制导等领域的广泛应用, 利用模拟红外场景对红外成像系统进行成像测试已逐渐成为研究的热点。介绍了数字微镜器件(DMD)的封装结构和工作原理, 给出了一种基于 DMD的红外场景仿真系统设计方案, 提出了系统设计过程中需要重点考虑的几个问题。对系统成像过程中芯片反射系数、能量传递效率、输出图像对比度等光学性能等进行了重点分析。在光学器件选定的情况下, 根据各部分相对位置, 可计算出仿真系统的能量传递效率, 最后分析了影响输出图像对比度的主要因素。