由于红外镜头景深小, 测量表面超过景深范围的样品不能得到所有位置均清晰聚焦的红外图像。提出了基于多聚焦图像融合的曲面温度测量及被测物体三维重构的方法。该方法采集同一视场不同聚焦深度的红外图像, 利用多聚焦图像融合算法, 获取所有位置均清晰聚焦的红外图像, 即准确的红外信息。再查温度标定表, 根据灰度值可得准确的温度值。最后, 利用多聚焦图像系列附带的深度信息重构出表面三维高度图。实验表明, 应用此方法可以准确测量物体表面温度信息, 三维重构图与全聚焦图像形成信息互补。

红外偏振和光强图像差异特征分类是融合算法随着差异特征类型的变化而自适应变化的前提。构建了差异特征分类树, 以此实现差异特征分类。首先分析红外偏振和光强成像的差异特性, 依据其成像差异特性构建分类树第 1层差异的类别; 然后对多组图像统计并描述第 1层差异类别下的各差异信息, 依据统计结果构建第 2层差异的类别; 最后提取红外偏振和光强图像的差异特征, 将其按照差异特征分类树进行分类。实验表明, 所建立的差异特征分类树可将红外偏振和光强图像的差异特征分类。

热红外影像特殊的成像机理和特点, 使影像中存在大量的噪声导致边缘信息模糊难提取。基于传统 Sobel算子提出了一种新的边缘检测方法。首先利用数学形态学中的不同尺度、不同结构元素对具有随机噪声的热红外影像进行形态学去噪, 再用 Otsu算法对去滤波后的影像进行全局阈值分割, 最后利用 Sobel算子对其进行边缘提取。基于 MATLAB仿真实验, 结果表明: 与传统的 Sobel算子相比, 该方法不仅有较强的抗噪性, 而且检测出的边缘外部轮廓与内部细节特征表达较好, 边缘具有连续一致性, 是一种简单、快速的边缘检测新方法。

由于红外与微光图像成像原理的不同, 成像特征的巨大差异, 研究提出了一种基于点特征与 Freeman链码的红外与微光图像配准算法。目的是解决红外与微光图像配准中特征点提取较复杂、特征匹配难的问题; 采用优化的 Harris角点检测算法进行特征点提取, 结合环形灰度区域、RSTC不变矩和 Freeman链码对红外与微光图像进行特征点匹配。实验结果表明该算法能够提取出有效的匹配点, 能够有效地解决红外与微光图像配准中遇到的视场不统一、旋转、平移问题。

给出了雷达测量数据修正红外测量数据的方法, 指出首先需要对雷达测量数据进行误差修正, 再通过最小二乘方法融合多台雷达测量数据, 通过坐标系转换计算飞行目标在光学测量坐标系中的位置, 得到光学设备的测量方位角和俯仰角, 最后计算目标在红外图像上的脱靶量。

针对夜间汽车行车因前大灯使用不当而产生的晕光问题, 提出了一种基于可见光与红外图像融合的汽车抗晕光方法, 以提高夜间行车的安全性能。该方法通过对可见光图像做 IHS变换, 将提取到的亮度分量与红外图像进行小波变换, 获得新的亮度分量后, 再与原始可见光图像的色度分量和饱和度分量进行 IHS逆变换, 实现既能消除晕光现象又能保留图像细节的目的。对可见光和红外图像融合算法处理结果的主观评价与客观数据分析, 表明本文提出的方法可以有效消除夜间汽车行车时的晕光现象, 改善传统 IHS变换的光谱扭曲性, 提高小波变换的速度。

电阻阵列的非均匀性是一种固定模式的空间噪声, 是影响红外图像质量的主要因素。测试数据的准确性对非均匀性校正效果是至关重要的, 全屏测试时辐射能量的扩散是导致测试误差的重要原因。分析了经典图像复原方法的局限性, 提出一种新的基于 PSF粗估计的迭代测试方法。分析了不同 PSF估计误差对新方法收敛速度和测试精度的影响, 评估了不同 PSF条件下的测试效果。数值仿真结果表明, 新的方法计算量更低, 收敛速度更快, 且能够适应更宽的平滑因子参数范围。新方法可有效地从退化图像中复原电阻阵列的实际非均匀性图像, 取得较好的校正效果。

阐述了核极限学习机原理。在此基础上提出了一种多尺度小波核极限学习机, 将多尺度小波核作为极限学习机的核函数, 测试表明是其一种可实现的极限学习机核。同时在无训练数据分布的空间也具备分类能力, 同等条件下高斯核极限学习机却不具备分类能力。在图像检索中应用多尺度小波核极限学习机, 实验表明, 相比支持向量机学习机分类算法, 该分类算法可提高检索精度以及速度, 具有优良的性能和一定的应用价值。

波前编码技术可以扩大光学系统的焦深, 提高光学系统的无热化性能; 也可以简化系统, 减少光学零件数量。而空空导弹由于其体积较小, 工作温度变化较大, 其光学系统也面临着无热化设计和结构紧凑化设计等问题, 因此研究波前编码技术在红外空空导弹上应用的可行性具有实际的意义。结合波前编码理论设计了一个适合于红外空空导弹, 有效焦距 f′为 100 mm, F数为 2, 视场为±1.5°, 工作波段为 3～5 μm的制冷型红外光学系统, 通过 Code V分析了光学系统在－45～60℃温度范围内的性能变化。

红外光源辐射利用率是制造高性能红外系统的关键, 准直透镜因其减少红外光源的广角散射而大幅提高红外光源利用率。针对 MEMS红外光源设计 CaF2高红外透射材料的双凸曲面结构准直辐射透镜, 使红外光线收敛呈准直辐射; 由 MEMS红外光源封装确定透镜最佳口径 r＝6.48 mm, 透镜焦距 f＝7.2 mm, 透镜厚度 d.≤2 mm, 用 Zemax光学软件仿真优化, 得出中间层厚度 d＝0.309 mm。并进行透镜的聚光光路仿真分析和效果验证, 为定向辐射 MEMS红外光源研发提供最优的原型尺寸参数, 极大提高设计效率。

为了提高激光红外传输在工程应用方面的精度, 以辐射传输理论为基础, 考虑大气湿度、温度、能见度等容易测量的因素, 建立了大气透过率衰减的简化模型。利用模型, 对不同波长的激光在各种大气环境及传输路径下的透过率进行了计算, 并与商用软件的计算结果进行对比。实验结果表明: 简化模型减小了运算量; 晴朗大气, 简化模型与软件计算结果在特定波段比较接近, 最小相对误差低至 0.005%。

介绍了几种常见的无热化设计方法, 并对衍射元件在无热化设计中的应用进行了重点分析。针对衍射元件在光学被动式消热差系统中的应用, 设计了一种长波红外折衍混合消热差系统。设计的光学系统在－40℃～＋70℃范围内, 实现了消热差和消色差, 像质较好, 而且结构简单、紧凑, 实用性强。

应用不同浓度的溴甲醇溶液对液相外延碲镉汞表面进行化学腐蚀, 并且测量了腐蚀速率。然后通过原子力显微镜及 X射线光电子能谱分析了碲镉汞材料的表面状态。发现经过溴甲醇溶液腐蚀后, 碲镉汞表面富碲现象较为严重而且表面粗糙度略有增加。

叙述了 PbS薄膜的化学水浴制备方法及 PbS薄膜形貌、性能测试及湿热环境(相对湿度 95%)试验的过程, 阐述了 PbS探测器芯片经湿热环境试验后暗阻等性能参数的变化情况, 分析了其原因和相关机理。短时间( 1h)内湿热环境下, 其性能参数变化在 5%以内, 在持续 24 h的潮湿环境后, PbS的暗阻增大 50%以上。在之后的 2×24 h、3×24 h、4×24 h、5×24 h湿热环境下, 暗阻值增量随时间递增呈正比例关系。当潮湿试验进行到 7×24 h后, 部分试验样件无法测试出响应信号, 样件失效。

最新一代制导导弹采用凝视红外成像及反对抗技术, 对机动作战目标构成了极大的威胁。在综合分析当前诱饵技术的特点及发展现状, 以及对凝视成像制导系统的组成、工作原理、跟踪模式等分析的基础上, 探讨了面源红外诱饵对抗第四代红外成像制导**的措施, 提出了长时间、大面积、高辐射效能的红外面源诱饵是有效对抗最新一代制导**的有效手段。

固定翼飞机的红外辐射特征研究具有重要意义。利用 MODTRAN软件计算大气透过率和程辐射, 用 8～14.m长波红外测量设备对固定翼飞机进行了红外辐射测量。测量结果表明, 地面滑跑阶段固定翼飞机机头、机身、尾翼部分辐射亮度基本接近, 且各个方向辐射亮度基本一致; 尾喷管附近蒙皮辐射亮度远高于机身辐射亮度; 尾焰辐射亮度具有方向性, 后向辐射最强。

从使用的角度出发分析了红外热像仪的系统瞄准线指标的重要性和计算方法, 围绕如何对其进行准确检测介绍了国内两种典型的系统瞄准线测试方法, 并对它们的优缺点进行了分析, 对测试系统提出了改进意见。

红外热像技术凭借其非接触式测量、快速成像的优点, 成为国内外研究和应用的热点。借助 EI Compendex、Inspec、US Patents和 EP Patents数据库以及维普中文科技期刊数据库等, 对 2000～ 2013年发表的有关红外热像技术在安全领域应用的论文进行系统检索, 在此基础上根据有关论文的发表年份、作者国别、应用领域、标准规范、市场分布等分别进行计量统计, 并分析了红外热像技术在不同行业安全的具体应用情况和存在的问题及其展望。