非均匀校正和视觉增强是红外图像处理的关键性技术, 其主要是为了解决红外系统在光学、焦平面、读出电路等设计和工艺中存在的问题。基于此, 在非均匀校正方面, 概述了近年来基于场景的非均匀校正技术和去除“鬼影”现象的发展现状。在视觉增强方面, 从灰度值的动态压缩角度阐述了传统方法和红外图像细节增强技术的最新研究成果, 以及 640×512中波数字化焦平面探测器在增强方面采用的最新技术和成像效果; 并从分辨率增强角度介绍了“微扫”技术在红外系统分辨率增强方面的突破技术和相关产品。最后, 对红外图像处理发展趋势进行了展望。

针对碲镉汞光伏器件的暗电流随着物理面积增大而急剧增加, 研究了子像元结构在降低大面积短波碲镉汞光伏器件暗电流方面的有效性。发现子像元结构在室温下相比常规结构可以有效降低器件的暗电流, 但当温度降到 180 K时, 常规结构器件反而具有最小的暗电流, 经过分析认为是子像元边界处引入的表面漏电所致。如果器件的表面态密度和表面固定电荷过多, 会使得子像元边界在低温下引入表面隧穿电流和表面欧姆电流, 这些与边界有关的表面漏电会成为低温下暗电流的主要成分, 从而使子像元结构失去降低器件暗电流的优势。文章中同时给出了低温下子像元结构可以有效降低器件暗电流的条件, 并针对不同的子像元结构, 提出了漏电体积这一参量来评价不同结构子像元降低器件暗电流的效果。

简要介绍了红外传感器主要参数对其性能的影响规律, 调研了 EKV红外传感器的发展历程, 对 CE-II型 EKV红外传感器的性能参数进行了估计, 其在像元阵列、视场角和帧频方面应当有明显提升。分别利用探测率和噪声等效辐照度对探测距离进行了计算, 结果表明 CE-II型 EKV红外传感器的实际探测距离应当在 500 km水平。

以数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)平台实现图像处理的应用开发一般较复杂, 不利于复杂背景下弱小目标的检测。为提高检测程序执行的高效性和稳定性, 提出了基于 DSP/BIOS图像处理的弱小目标检测方法。该方法以高性能数字媒体处理器 DM642为核心, 以 DSP/BIOS内核和动态调用 API函数为辅助, 以工业现场复杂镁熔液中弱小目标检测为载体, 并通过数字 I/O口的输出信号来判断检测的目标。经过不同条件下 400次实验结果表明, 综合检测率高达 90.5%, 与单线程 DSP检测算法相比, 检测率提高了 11.04%, 检测程序的执行效率和稳定性都得到提高。

针对高光谱图像解译需求, 提出了一种基于目标检测理论的 NSCT域高光谱图像与全色图像融合方法。首先对高光谱图像进行 RX异常目标检测, 得到目标背景分离图像; 然后对参与融合的波段图像进行无下采样轮廓波分解, 得到不同分辨率的低频子带和多方向的带通子带; 对于背景区域的低频子带系数和高频子带系数, 分别采用加权平均和平均梯度自适应加权的融合策略, 对于目标区域, 则根据不同特征采用区域方差自适应加权的低频系数融合方法和区域方差取大的高频系数融合方法; 最后进行 NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明, 本文提出的融合方法能够有效提高高光谱图像的目视效果, 突出目标与背景区域的差异, 有利于目视解译工作的进行。

在涡流热像技术中, 图像处理是进行缺陷特征提取和识别的关键基础, 而增强的图像有助于提高涡流热像技术的检测效果。利用多种常用的红外图像处理方法进行增强处理, 旨在解决红外图像信噪比不高、缺陷对比度低等问题。首先分析了噪声来源, 通过算术运算对涡流红外图像进行预处理, 然后采用基于形态学权重的自适应算法进行形态学降噪, 最后利用二维最大类间方差法(OTSU)对图像进行分割。定性和定量分析结果均验证了该方法的有效性和适用性, 研究成果为红外图像的特征提取和缺陷识别奠定了方法基础。

针对脉冲涡流热成像检测技术中原始红外图像信噪比较低、温度对比性较差以及存在邻近效应和不均匀加热的问题, 将奇异值分解法应用到热图序列的处理中以增强重构图像中的缺陷特征。介绍了奇异值分解法的原理, 用奇异值分解法对实验中采集到的热图序列进行处理, 以信噪比为指标对图像的处理效果进行评定。结果表明奇异值分解法能够抽取红外热图序列反映缺陷信息特征, 可消除邻近效应和不均匀加热的影响, 提高图像的信噪比。将奇异值分解法与主成分分析法比较, 发现前者重构的图像质量高于后者, 是处理红外热图序列的又一有效方法。

针对绝缘子红外与可见光图像融合过程中存在绝缘子伞盘边缘信息模糊, 亮度低和对比度差等问题, 本文提出了基于联合稀疏和参数自适应选择指导滤波的图像融合方法。图像首先经过联合稀疏模型分解, 提取共有特征、红外图像特有特征和可见光图像特有特征, 并按照特有特征系数的活跃程度调整权重; 同时应用参数自适应选择指导滤波方法, 能够较好地保留绝缘子图像的边缘信息和细节信息。通过对比实验, 本文方法融合结果亮度高、边缘清晰且边缘强度大, 同时客观指标也较好。

为了满足“察打一体化”无人机精确打击目标的要求, 针对现有目标定位算法的准确率低、实时性差的特点, 本文提出了一种基于图像配准的无人机目标精确定位算法。该算法主要分为两个阶段: 特征点检测阶段和目标精确定位阶段。首先采用基于侧抑制竞争的特征点检测算法, 实现局部图像中目标特征点的检测工作; 然后利用图像局部信息的配准算法, 完成目标所处的局部区域图像的精确配准工作, 最终实现了目标的高精度定位。实验结果显示该算法的定位精度可以达到 0.21 m, 能够满足精确作战时的目标情报保障需求。

相关滤波器在视觉目标跟踪中得到了广泛应用, 针对复杂场景下目标跟踪容易出现跟踪漂移的问题, 以及现有多尺度跟踪算法计算量大的问题, 本文提出一种实时的多尺度目标跟踪方法。首先由时空上下文模型输出目标位置置信图完成目标定位, 再在尺度空间上训练相关滤波器完成目标尺度估计, 最后基于目标位置和尺度提出了一种新的时空上下文模型更新机制, 避免了模型更新错误。实验表明: 该方法在尺度变化、局部遮挡、目标姿态变化等情况下均能完成鲁棒跟踪, 跟踪正确率较原始时空上下文跟踪算法提高了 38.4%。

提出了基于运动纹理差异的运动目标分割无监督评价方法。通过基于贝叶斯决策的精确量化准则得到差分图像的类别映射图, 利用区域生长方法产生不同效果的运动目标分割掩膜, 定义了运动纹理差异的评价准则, 并将该评价准则用于这些分割掩膜中以验证评价结果的有效性。为进一步准确衡量所提出准则的性能, 在实验中将其与两种评价准则进行对比, 一是有监督评价准则 ME, 二是基于彩色纹理的无监督评价方法 JSEG中的无监督评价准则 J。实验结果证明基于运动纹理差异的无监督评价与人类主观感知和客观实际基本一致, 可有效地对红外视频运动目标分割性能进行无监督评价。

建立飞机几何模型进行非结构化网格处理, 基于 Fluent软件对飞机在外流场作用下的气动热进行了数值模拟计算, 综合考虑尾喷管、尾焰辐射对飞机机身温度的影响, 获得飞机表面的温度分布数据, 然后基于反向蒙特卡洛法建立飞机机身红外辐射特性计算模型, 利用辐射传输方程计算尾焰红外辐照度, 通过灰度转换获得飞机的红外图像。

利用细水雾的红外消光作用, 将舰船目标笼罩在一层水雾之中, 能够有效减弱目标与背景的辐射能量差异, 降低红外探测设备对目标的发现或识别概率。首先, 从辐射传递方程出发, 对传递方程进行了一定的简化, 得出比布格尔定律更为通用的辐射衰减公式。然后, 将水雾粒子视为满足对数正态分布的稀疏粒子群, 利用 Mie氏理论对水雾层的散射系数、衰减系数、吸收系数进行了计算, 并分析了水雾参数(浓度、平均粒子半径以及对数粒子半径偏差)对光谱消光性能的影响。最后, 经过合理的优化, 得出具有最佳光谱消光性能的水雾参数。计算结果表明: 当水雾浓度为 7 g/m3, 平均粒径为 4.m, 对数粒径偏差为 0.9时, 水雾对舰船目标具有最佳的消光性能。

由于脉冲管制冷机冷端没有运动部件, 具有可靠性高、寿命长、振动小等优点, 非常适合应用于空间领域。本文介绍了一款微型脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能, 其线性压缩机采用动磁式结构, 板弹簧支撑和间隙密封技术, 膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置, 这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便。使用 SAGE软件对脉冲管制冷机的调相机构进行数值模拟, 并对模拟结果进行实验验证。

16 mm微光像增强器电源是 16 mm微光像增强器的重要组成部件, 为像增强管提供阴极、微通道板(MCP)、屏极提供所需的工作电压, 实现像增强器的自动亮度控制(ABC)和阴极保护功能。本文通过对 16 mm微光像增强器 MCP高压的控制方式进行分析研究, 利用开关器件隔离控制功能实现 MCP高压的动态调控, 设计一种满足小体积电源需求的 MCP高压调控电路。

机动车尾气检测在防治机动车尾气污染中起到十分重要的作用, 非分散红外法(NDIR)气体传感器作为测量尾气 CO、CO2的核心部件, 其性能指标必须满足国家相关标准的要求。为了在设计的初始阶段实现对设计方案的优化和性能评估, 本文提出了一种 NDIR气体传感器的性能仿真分析方法, 通过计算和分析 NDIR气体传感器的响应函数来估算传感器可以达到的测量精度。将该方法应用于机动车尾气 NDIR气体传感器的设计中, 证明该方法具有一定应用价值。

提出一种基于直方图二值化和改进的轮廓跟踪的瞳孔检测方法。首先对采集的瞳孔图像计算直方图, 根据直方图特征取出合适的阈值进行二值化, 再对二值化后的图像进行轮廓跟踪, 得到精确的轮廓边界, 进而得到直径、中心等信息。对前一帧瞳孔图像进行瞳孔信息计算后, 后一帧图像以该瞳孔中心为中心, 缩小检测区域进行直方图二值化及瞳孔轮廓跟踪, 得到该帧图像的瞳孔信息, 减少运算, 加快检测速率。该算法鲁棒性高, 速度快, 可满足 300帧/s的实时检测速度。