就红外型空空导弹与红外导引制导相关的技术发展情况进行了分析, 梳理了未来红外型空空导弹对红外技术的新需求, 对中远距拦截攻击、强复杂干扰、**自主化、反隐身、多任务、导引制导引战深度融合等重点需求做了说明, 阐述了满足这些需求将要发展的射后截获、气动热抑制、目标匹配与特征融合、高灵敏度探测、基于标准解的实时信息修正控制技术等 20项新技术, 简单综述了实现这些技术的途径。

研究分析了采用 MBE技术外延中波碲镉汞薄膜原位 p-on-n材料生长结构及掺杂浓度。掌握了 MBE碲镉汞原位 p-on-n薄膜材料的生长温度、掺杂浓度和 p-n结界面的控制技术, 研究了原位 p-on-n材料杂质的电学激活退火技术。利用傅里叶变换红外透过测试拟合得到了材料的组分、厚度均匀性, 利用 X-ray双晶衍射测试结果分析了晶体质量, 并统计了材料的 EPD值。利用 SIMS测试分析了材料中杂质分布状况和浓度, 对台面器件 I-V特性曲线进行了测试分析。

为了提高无人机目标定位的速度和精度, 提出了一种可靠的基于无人机图像侦察的目标定位算法: 首先利用无人机光电系统获得实时侦察目标的图像信息, 然后把目标在图像上坐标和无人机自身飞行参数相结合, 通过坐标变换和几何求解等过程, 构建出目标定位方程, 计算出目标的大地坐标。在考虑整个定位过程中存在实际误差的情况下, 根据无人机飞行时记录的数据, 利用蒙特卡罗模拟法进行仿真实验。实验结果表明, 此目标定位算法能快速准确地定位目标, 定位精度达到了 12.683195 m, 说明该算法良好的实时性、精确性、可靠性和可行性。

高光谱分辨率的高光谱图像与高空间分辨率的全色图像融合可以综合两类图像的优势。将全色图像与高光谱部分波段分别融合, 再合成假彩色图像是融合的有效思路。引进多分辨率分析框架, 首先对源图像进行小波变换, 得到低频系数与高频系数; 然后从中提取平均梯度特征和边缘特征分别作为两类系数融合的依据; 最后将融合后的系数经过小波逆变换还原为各波段融合图像, 进行假彩色合成得到最终的彩色融合图。实验结果表明, 与 PCA、HIS等经典方法相比, 本文方法不仅能够在保证融合效率前提下有效保持光谱信息, 提高融合图像的空间分辨率, 融合图像的标准差、平均梯度、信息熵等各项指标也均优于其他融合方法。

基于图像处理的自动聚焦方法, 图像清晰度评价函数的选择很重要。图像熵函数作为清晰度评价函数在不同文献中有一些形式上的变化, 且关于聚焦图像评价值对应函数极大值还是极小值的论断不统一。本文详细整理了自动聚焦系统中图像信息熵的不同形式, 比较分析它们的物理意义、数学原理, 采用灰度图像, 重点考虑离焦造成的图像模糊失真, 在 Matlab平台下仿真分析, 得出的结论对具体自动聚焦系统设计时熵函数数学公式的选用和修正提供参考。

热像仪拍摄的红外图像能够反映人体表面的温度分布, 进而间接反映其生理状态。但红外图像目标边界不清晰, 与可见光图像相比目标更加模糊, 因此对目标的定位和检测更加困难。本文研究并提出了一种快速自动定位人眼的方法, 该方法从模板匹配的角度出发, 结合模板和图像子区域的灰度相似度和纹理相似度进行匹配, 同时利用 Zernike矩和连通域分析筛选搜索点, 减少了搜索次数。试验结果表明, 本文提出的算法同经典的基于灰度相关的模板匹配算法相比速度更快, 准确率更高。

针对复杂背景下红外弱小目标提取困难的问题, 提出了一种自适应 SUSAN各向异性扩散的红外弱小目标检测算法。该算法结合 SUSAN边缘检测算子与各向异性扩散, 形成新的扩散方程对红外图像进行背景预测, 与原图像差分后实现弱小目标检测。为使算法具备自适应能力, 提出 SUSAN边缘检测器灰度差阈值的自适应设定方法, 采用绝对偏差中值算子作为其扩散系数。实验结果表明, 该算法能够有效滤除复杂图像背景, 大幅提升信噪比, 同时保留目标大小。

通过总结红外图像增强算法应该具有的基本特征, 在分析了基于 Retinex理论的图像增强算法中的尺度因子的作用后, 提出了基于自适应尺度因子的 Retinex红外图像增强算法, 不仅改善了红外图像的整体效果, 还使动态范围压缩与细节增强的效果达到最优。在仿真验证实验中, 不论从主观评测还是统计数据上, 该方法都被证明了有效性。

图像匹配是计算机视觉中的重要应用之一, 相位相关算法是其中的一种常用方法。但是该算法只能准确匹配存在平移的情况, 对带有旋转和缩放的情况无法正确匹配。针对这一问题, 本文提出了基于傅里叶-梅林变换的匹配方法, 利用图像傅里叶变换幅度谱中的包含的信息, 计算出旋转角度和缩放系数, 根据结果变换模板图像, 进一步计算出平移量。本文设计了模拟和实际实验对算法进行验证。结果显示本文算法不仅在模拟条件下具有较好的匹配效果, 在实际情况下也能准确匹配。

提出了一种能够克服匹配误差的红外图像超分辨率算法。该算法采用了多通道自适应正规技术来处理由于红外图像匹配不精确而引起的病态问题。由于每幅低分辨率图像的匹配误差都不相同, 因此每个通道的正规参数都自适应地被正规参数函数选择。提出的算法能够在没有任何先验信息的情况下对于图像匹配误差具有很强的鲁棒性。随着迭代过程的进行每个正规参数以及重建的图像不断地被更新。实验结果表明该算法相比传统算法在客观量度和视觉效果两个方面都具有较好性能。

定量分析了云南天文台 1m新真空红外太阳望远镜(简称 NVST), 副镜失调误差对主光轴偏移的影响。以格里高利双反射系统为例, 在综合像质达到衍射极限的前提下, 分析了副镜的离心和倾斜误差分别对光轴带来的影响, 然后分析了两种因素综合作用下, NVST光轴的可能的偏移量。模拟结果表明当副镜离心和倾斜单独存在且分别小于 0.121 mm和 0.01.时, 像质可达衍射限。当副镜离心与倾斜同时存在且耦合, 离心 4.5 mm倾斜 0.392.时, 像质仍可达到衍射限, 光轴已偏移 0.392., 远大于望远镜设计视场 0.083.。因此光轴稳定性是大型望远镜装调的一项必检指标。

针对目前大空间传统智能水炮容易出现漏报虚报而造成不必要的损失的问题, 研究出了一种基于红外、紫外双波段检测的智能水炮系统。本系统分为消防炮体与现场控制箱两部分, 不仅实现了自动检测保护区域的功能, 而且能够进行手动控制。采用高性能、低成本、低功耗的 STM32f103作为控制芯片, 热释电红外与紫外传感器共同构成火灾探测部分, 大大提高了火源判断的准确性。另外, 将 CAN总线应用到智能水炮中, 提高了水炮的响应速度与灵活性, 通信距离增加到 10 km。该智能水炮系统实现了全时长、全方位且更加准确迅速地自动检测火源进行灭火的功能, 为大空间和野外灭火提供了更好的选择。

扫描型红外导引头是一种由扫描机构和红外探测器构成的亚成像装置, 并且由于导引头指向性误差的存在, 以目标落入导引头搜索范围作为其截获的判断准则存在一定的不足, 需对扫描检测的概率进行研究。通过对导引头指向性误差和玫瑰扫描型导引头的建模仿真分析, 得到了扫描过程中各个因素对导引头扫描检测概率的影响大小。此方法提高了扫描型红外导引头目标截获概率分析结果的可靠性, 对截获过程中各环节误差的合理分配提供了依据。

以一台 Y100L-2型电机为研究对象, 建立转子二维导热模型。在此基础上通过测量电机输出轴表面温度和端部循环空气的温度, 利用修正后的 L-M(Levenberg-Marquardt)算法对异步电机转子温度进行导热反计算。仿真计算结果显示: 反演计算的转子轴部温度与实验测量结果、 Ansys仿真计算的结果是一致的, 为实际工程应用中电机转子温度的测量和分析提供了一种新的思路和方法。

通过建立涂层的三维非稳态导热模型, 对涂层脱粘缺陷模型的正弦调制加热过程进行了数值计算。在不同涂层厚度与缺陷尺寸下, 分别提取缺陷中心处与无缺陷处表面温度相位并进行差值计算; 沿缺陷半径方向均匀取点, 并对涂层表面平均温度曲线进行一阶差分。研究结果表明: 通过缺陷处与无缺陷处相位差可有效检测缺陷, 通过温度一阶差分可对缺陷进行定量识别。

利用红外光谱分析法对影响工业相色管褪色的主要因素进行了探究。研究发现, 高温低湿的环境对相色管褪色老化影响最大; 紫外光的照射会导致相色管固化程度提高从而出现明显的老化现象; 过酸过碱的环境也会对相色管内部分子结构造成一定影响。本文结论从相色管基团变化的角度揭示了相色管老化的成因, 为日后进一步研究相色管抗老化防褪色机制提供了可行方向。