介绍了HgCdTe红外探测器的发展历程,详细分析了长波HgCdTe红外探测器的暗电流机制、采用同时拟合方法对暗电流参数进行提取与分析,介绍了为降低暗电流的一些新的研究进展.

低红外发射率材料是目前公认的可实现飞行器红外隐身的特种功能材料.现已报道了纳米复合薄膜、单层(多层)膜结构材料、树脂/金属复合涂层、树脂/半导体复合涂层、核壳结构材料等多种类型的低红外发射率材料.介绍了上述低红外发射率材料的优缺点及最新研究进展,指出低红外发射率涂层的理论研究、红外与激光兼容隐身材料、树脂/半导体复合涂层及红外光谱选择性低发射率涂层是未来的重点研究方向.

MRTD是评价热成像系统综合性能的重要参数.分析了热像仪参数测试系统的两种基本结构,比较各自的优缺点,给出了各自应用场所.研究了MRTD 测试对热像仪参数测试系统各组成单元的具体要求.根据MRTD 参数的特点,分析了引起MRTD 测试结果一致性较差的原因,给出了相应的解决措施和修正方法.为验证解决措施和修正模型的正确性,以一个热像仪为例进行了MRTD 测试,并将测试结果与该热像仪的出厂结果比对,测试结果偏差小于15%.实验表明,该修正模型可以提高MRTD 测试结果的重复性和准确性.

随着单刃金刚石数控车削技术的不断提高,越来越多的红外系统选用金属作为反射镜材料以提高系统的性价比.同共轴光学系统相比,离轴光学系统的反射镜结构和装调更为复杂,为了深入研究金属反射镜在红外离轴系统中的应用,提出了一种集Kinematic 定位和柔性去应力相结合的轻量化金属反射镜结构.首先从金属结构件的加工特点出发,分析了金属反射镜的轻量化形式和安装结构;接着针对某离轴反射系统中口径最大的离轴主镜,按照各设计要素建立了金属反射镜结构模型;最后采用有限元仿真分析方法,在各种工况下,对该主反射镜进行了详细的分析,结果均满足光学设计要求.

由于红外成像光学的特殊性,温度是影响其成像质量的主要因素之一.针对一款红外成像系统,应用光机热集成分析法,就其在夏季室外工作环境下的成像质量展开综合分析,发现光机元件温度的梯度分布对系统引入无法校正的像差,降低系统成像质量.建立在仿真分析的基础上,本文有针对性地设计一种分布式散热系统,在降低系统整体温度的同时,使得光机元件的温度分布均匀化,提高其成像质量.

由于红外具有能识别伪装、可昼夜工作和被动工作的优势而被广泛地应用于跟踪和搜索系统.而这些系统要求红外光学系统成像清晰、结构紧凑、可适应较大的温度变化.依据光学被动消热差的方法设计了可在较宽温度范围工作、成像质量优良、结构紧凑、体积小的红外中波摄远物镜,其摄远比可达到0.6.系统参数如下:工作波段为3~5 ?m,焦距150mm,F 数为3,工作温度为－40℃~60℃.设计结果显示,该系统仅采用3 片透镜并利用衍射元件消热差完成了无热化的要求,减少了系统的成本及重量,传递函数在17 lp/mm 处均在0.8 以上,与衍射极限十分接近,满足在宽温度范围内工作成像质量高及系统小型化的要求.

反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响.以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的工作机理、采用防松粘接剂情况下的实际紧固力矩计算、对反射镜镜面的影响等方面进行了分析计算,并进行了试验验证.分析及试验结果表明,不同的螺钉防松胶对拧紧力矩、预紧力及反射镜面形造成较大的影响,其中,与不使用防松胶相比,硅橡胶(GD-414)和厌氧胶(J-222)对镜面面形的影响分别增加了31.9%和74%.在使用螺钉防松胶进行防松处理时,应根据不同防松胶的具体特性,调整螺钉拧紧力矩,在联接环节具有较高可靠性的同时,降低其对反射镜面形的影响.

计算集成成像是目前三维重构与显示领域的主流研究方向,是ー种基于透镜阵列来获取和重 现目标场景三维的技木,针对集成成像采集的子图特征点匹配问题,传统的图像匹配方法匹配点少、 耗费时间长、容易产生局部极值等问题.为了获取更多的匹配点,在原有SIFT配准算法基础上进行了适当的改进,实现集成成像稠密的图像配准,较大地缩短了配准时间.

针对复杂背景下运动目标检测存在的背景干扰、目标分割不完整等问题,利用目标静态灰度特征和运动特征,结合目标运动连续特性,提出了一种基于超像素时空显著图的运动目标检测算法.首先对图像基于简单线性迭代聚类算法(SLIC)进行超像素分割,以初始超像素为节点、以运动特征差异性为边建立图结构对超像素区域进行合并,得到最终超像素图像,可以有效解决传统超像素分割方法过分割而导致目标被分为多个部分的问题;然后分别利用目标静态特征对比度和运动特征对比度,得到静态显著性图和运动显著性图,并融合得到最终的时空显著性图;最后利用恒虚警处理技术,结合运动连续特性实现目标的检测,可以有效减少虚警目标.实验结果表明,该算法针对复杂背景具有良好的鲁棒性,并且可以比较完整的保留目标的信息.

针对现有视线跟踪系统设备复杂、标定过程繁琐等方面的不足,提出了一种新的基于显著图的视线跟踪方法.通过红外光源设备在人眼角膜上产生的光斑中心与瞳孔中心建立瞳孔-角膜反射向量,然后将该向量作为视觉特征重构了基于显著图的视线跟踪算法.实验结果证明,提出的方法不仅缓解了视线跟踪系统标定过程繁琐的问题,而且对提高系统的精度和健壮性有一定的促进作用,这为面向人机交互的视线跟踪研究提供了可行的低成本解决方案.

针对传统的红外与可见光图像融合方法计算复杂度高、运行机制过于机械的问题,提出一种基于剪切波变换(ST)与量子理论(QT)模型的红外与可见光图像融合方法.该方法利用ST 优越的图像信息捕捉性能对源图像进行多尺度多方向分解;其次,采用QT 理论针对低频子带图像和一系列高频子带图像进行融合;最后,采取ST 反变换获得最终融合结果图像.

针对现有频域法FFT 和PPFFT 对于大倍率图像配准精度和计算效率难以同时保证的问题,研究了一种基于多重频谱叠加的频域算法,为最大限度减小插值误差噪声,该算法采用多分辨率频谱插值,构造出更接近对数极坐标网格.文中给出分辨率参数设置和算法流程.最后通过算例验证,结果表明:本算法对无裁减图像最大配准倍率可至10,对裁减图像可至5,而FFT 和PPFFT(无迭代)对于两种类型图像都约为2;相对于特征点匹配法,本算法也适用于更大倍率的图像配准,从而验证了该算法的准确性和可行性.

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术,对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节.采用自行研制长波红外高光谱成像光谱仪原理实验装置(简称CHIPED-I)进行验证,用黑体对实验装置进行了两点线性定标,将测量的相对强度转化成目标的绝对辐射亮度谱,采用亮温法算出标定后的亮温光谱.结果表明,这种辐射定标方法用于长波红外高光谱成像光谱仪方法可行,这对进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义.

高速飞行器在大气层内长时间飞行,与空气摩擦生成几千度高温,研究其红外辐射及热防护效果是当前的热点.然而用多台地基红外辐射测量设备测量飞行目标时,各红外辐射测量设备多波段的结果有着较大差异.首先分析了高速飞行目标红外辐射成像的特点,指出测量结果存在不一致性的原因,主要有飞行目标的方向效应、红外设备本身的滤波效应.然后提出了解决同设备不同波段处理结果不一致的方案,包括标定数据处理、坏像元剔除、杂散能量和反射的星体辐射能量抵消.最后又提出了多站红外辐射测量设备处理结果不一致性分析方案,以及外场试验方案.

为解决高温孔口的红外隐身问题,对高温孔口进行了建模、仿真与实验.结合高温孔口的实际情况,利用Fluent 仿真软件建立仿真模型.首先在计算机上进行仿真、分析,然后通过实验进行验证.通过研究发现,采用复合式隔热,红外抑制效果较好,而内壁导翅引流冷却技术能起到良好的冷却效果,综合采用二者能使高温孔口取得良好的红外隐身效果.