红外热波成像是近年来发展较快的一种新型无损检测技术，它是一门跨学科、跨应用领域的通用型实用技术，其三大核心技术包括热激励、红外图像采集及红外图像处理。本文对热激励技术中的闪光灯、激光、卤素灯、红外灯、超声、电磁等几种主要热激励方法的特点及研究现状进行了介绍与对比，分析了采集技术中的制冷与非制冷热像仪各自特点，并对红外图像处理技术中的降噪、增强、序列热图处理及缺陷提取等四大研究方向进行了总结，介绍了相应发展状况和进展。最后总结了该技术的发展趋势。

对车载红外图像进行深度估计，可应用于车辆的夜间辅助驾驶系统（Driver Assistant Systems,DAS），本文提出了一种新型的神经网络结构来估计红外图像的深度。受景物分类思想的启发，将传统深度估计方法中的回归问题转化为分类问题。首先，对红外图像进行归一化预处理，并将深度图置于自然对数空间对距离进行远近分类。其次，设计了一种新型的金字塔输入残差神经网络（PyramidResidual Neural Networks, PRN），将红外图像以金字塔型结构作为网络输入，网络结构分为粗略特征提取和精细特征提取两部分。最后，将全连接层改为全卷积层，大大减少了网络中的参数个数，降低计算复杂度。金字塔型结构的输入使得网络能够多尺度提取特征，这使得估计出的深度图场景中的对象轮廓比同一网络单一红外图像输入估计出的景物轮廓更清晰。此外，通过计算错误和准确性评价指标，证明本文的提出方法能够很好地估计红外图像的深度，对比实验验证了本文方法更具优势。

为解决目标跟踪过程中目标表示鲁棒性和实时性的问题，构建了一种全新的纹理描述算子，并以此完成目标表示进而实现鲁棒的目标跟踪。该算子通过计算邻域像素与中心像素相似的数量，并充分利用中心像素的局部梯度信息，构成一组3 维向量完成纹理描述，统计真实目标区域内像素的纹理信息完成目标表示，同时采用一种简单的在线机制更新目标模板，进而嵌入到粒子滤波框架完成目标跟踪。实验结果表明，该方法在光照变化、姿态变化、遮挡、运动模糊等情况下均能完成鲁棒跟踪，平均跟踪成功率为87.9%，表明该算子具有良好的旋转不变性和光照不变性，对复杂纹理结构有较强的区分能力。

红外与可见光图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法构建颜色查找表时存在的样本数据冲突和查找表不完整两个难题，提出一种基于BP 神经网络的自然感彩色融合算法。算法采用BP 神经网络对图像样本的二维灰度向量(g1, g2)和三维色彩向量(R, G, B)进行非线性拟合，从而获得灰度与色彩间的映射关系f(g1, g2)→(R, G, B)，并由此构建完整的颜色查找表。融合时，由输入的双波段图像的灰度g1,g2 和颜色查找表得到彩色融合图像。实验结果表明，本文融合图像颜色自然，景物易于分辨，在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet 算法的图像融合效果。

在红外目标跟踪中，如何鲁棒地跟踪上目标，对提升**装备战斗力意义重大。本文在核相关目标跟踪算法（KCF）的基础上提出了一种有效的多特征协同学习核相关红外目标跟踪算法，该算法通过KCF 模型将HOG（Histogram of Oriented Gradient）特征与Haar-like 特征整合到一个框架中，解决了单一特征不足以表征目标外观变化，同时大大提升了红外目标跟踪的准确性与稳定性。同时，本文也提出了一种自适应学习因子策略，增强了模型的泛化能力。大量定性定量实验结果表明本文所提算法在重叠率准则（OR）和跟踪中心误差（CLE）准则上超过现有大多数算法，同时其跟踪速度也超过大多数算法。

针对可见光和红外图像进行图像融合时，红外图像细节信息丢失严重、边缘模糊和可见光图像对比度不足等问题，提出一种结合非下采样轮廓波变换（Non-subsampled contourlet transform，NSCT）与引导滤波的图像融合方法。首先采用模糊逻辑算法对可见光图像进行增强提高其对比度，突出图像的有效信息；再对增强后的可见光和红外图像进行NSCT 分解得到低频与高频子带；然后对红外图像的高频子带采用改进后的引导滤波增强边缘等细节信息；其次使用平均梯度策略和模糊逻辑策略对高、低频子带进行融合；最后利用NSCT 逆变换得到融合后的图像。通过在不同数据集上的实验结果表明，该方法在信息熵、标准差和互信息等评价指标上均要优于其他几种方法，验证了本文所提方法的有效性和优越性。

针对现有的红外与可见光图像融合算法处理后的图像存在对比度低与细节模糊等问题，提出了一种结合区域与边缘特征的红外与可见光图像融合算法；该算法根据红外与可见光图像边缘与信号域中信号的分布特点，分别采用边缘检测与区域相似度来度量图像信号的不同；其中边缘轮廓采用能量的加权融合算法，而区域信息则是采用区域相关信号强度识别技术。实验结果表明，该算法的融合效果与其他融合算法相比，该算法能够获得更为清晰的背景与目标图像，在主观视觉与客观数据方面均有较大的改善。

为解决飞机平台强干扰环境下红外多光谱扫描仪的图像混合噪声问题，提出了一种基于低秩矩阵近似与常量统计的光谱图像去噪方法。从仪器的噪声产生机制出发将图像噪声区分为谱间差异噪声与谱间共有噪声，并根据噪声在光谱数据中的特点分别采用低秩矩阵近似与常量统计的方法进行去除。经仿真分析去噪后的光谱图像具有较高的峰值信噪比与去噪鲁棒性，并通过机载遥感试验数据证明在大量噪声的干扰下对于响应偏低的边缘谱段仍能有效地恢复出图像信息。该方法在其它类似光谱图像去噪方面具有一定的推广应用价值。

受到云层飘移、树木晃动、背景噪声杂波等因素的影响，红外弱小目标在地空背景下无法被精确检测。针对这个问题，本文提出了一种融合时空结构张量的背景差分检测算法。首先，通过当前图像与背景模型的比对确定出运动变化的全部像素，再用前景点计数的方法消除噪声等因素造成的孤立点错误检测；然后，时空结构张量模块利用连续帧图像的时间空间信息检测出运动块；最后，对前景目标像素和前景目标块进行融合操作，并将目标区别于背景二值化显示。与其它算法对比的实验结果表明，本文提出的算法具有稳定的检测率，且虚警率有明显降低，是地空背景下红外弱小运动目标检测的有效方法。

针对彩色图像匹配大多数仅利用图像灰度特征，忽视彩色信息，在颜色相近区域易造成误匹配的问题，引入颜色不变量，提出一种用于彩色图像的颜色尺度不变匹配算法。该算法首先将图像的RGB 颜色模型转换到高斯颜色模型。随后，通过计算颜色不变量代替灰度信息作为输入，建立多尺度空间，并使用SIFT 算法提取特征点，构建特征描述子。最后，选择其中一幅图的特征描述矢量为基准，利用FANN 算法在另一幅图的特征描述矢量中，寻找基准图像特征矢量的最优解即匹配对，从而完成两幅图像的匹配。实验证明，相对于传统的SIFT 图像匹配算法，本文的算法匹配正确率更高，图像匹配质量更好。

InAs/GaSb II 类超晶格红外探测器因其特殊的能带结构及其自身的材料和器件优势，在红外成像技术上具备极大的应用价值和前景，同时在大面阵长波红外探测器及甚长波红外探测器领域展现出优异的器件性能，并推动世界各国对这一低维半导体研究的持续发展，成为第三代红外探测器技术的最佳选择，并在**建设、医疗、电力、天文学、抗灾方面有着广泛的应用。本文着重介绍了II 类超晶格长波红外探测器器件的制备、焦平面的成像测试以及器件的相关性能。长波探测器器件在77 K条件下10%截止波长为14 μm，峰值量子效率为35%，峰值响应2.6 A/W，峰值探测率接近1×10¹⁰cm·Hz^1/2·W^－1。

变焦镜头设计过程中，为了实现变焦镜头更好的变焦效果，需要设计出优良的变焦凸轮，而变焦凸轮曲线的设计是设计出好的变焦凸轮的关键，变焦凸轮曲线设计的好坏直接影响最终成像质量。首先通过对投影灯镜头系统划分为五组元变焦结构，在CODE V 中将所得镜头材料转成SCHOOT 材料，并在CODE V 中把变焦过程设置成9 重结构的方式，然后运行五组元变焦宏程序后，得到五组元变焦镜头的变焦数据，最后利用AUTOCAD 软件的多线PL 命令最终作出变焦镜头凸轮曲线图。所得凸轮曲线既要保证凸轮有较小的压力角，还要有一定的锁紧力。

红外成像/被动微波复合技术在目标探测和识别系统中具有较大的优势。单一的红外成像探测精度高，且不易受干扰，但无法在雾天等恶劣环境下工作，并且搜索范围有限；单一的被动微波探测具有作用距离远、不易受天气干扰、可大范围搜索等优点，但制导精度差[1]。红外成像/被动微波双模复合技术实现了互补，克服了各自的不足，综合了各自的优点，可以大幅提高导弹的技战术指标，实现精确制导。为此本文进行了复合制导方案设计，深入研究了红外随动微波技术，通过对复合交班流程的梳理，建立了复合交班仿真模型，最后基于动态目标模拟完成了复合制导技术的验证。

提出了一种雷达/红外复合制导半实物仿真系统的思路，将雷达、红外制导半实物仿真系统用网络设备连接起来，构成并行仿真系统。设计并行仿真系统的物理结构，并提出了并行仿真系统开展复合制导仿真试验的工作过程。为描述仿真系统控制策略，定义一种特殊集合-控制策略类，用信息子集描述交互信息，用操作子集描述控制方法、通信方法等控制过程。将联合仿真试验过程分为试验准备、流程控制和试验运行阶段，设计各阶段并行仿真系统的信息交互及控制方法，产生了各阶段的控制策略。对设计的控制策略进行比较优选，获得了较优化的控制策略，可用于指导并行仿真系统的建设。

本文主要研究三代微光像增强器光阴极保护。通过对三代微光像增强器性能分析，确定高照度下影响像增强器光阴极性能的主要因素，并分析了常规直流高压电源阴极保护电路，给出自动门控电源两种阴极保护电路设计思路。实际测量了基于常规直流高压电源的三代像增强器工作状态，自动门控电源两种阴极保护电路实际工作状态，验证了阴极保护电路设计。最后对研究课题进行了总结并确定了自动门控电源光阴极保护电路形式。

基于2.2 μm、3.9 μm、4.26 μm 和4.8 μm 四个探测波段的红外探测器对火焰特征信息进行提取分析，提出一种应用于四波段红外火焰探测器的具体识别算法实现的方案。通过分析和比较这4 个波段光谱特性的数学关系，借助阈值法、数学相关分析法和信号平均功率法的融合来实现对四波段红外火焰的识别。试验结果表明识别算法可行且可靠，有效提高了红外火焰探测器的精准度和适应环境的能力，实现了对火灾高可靠和远距离探测的目的。

以铝粉为填料，磷酸铬铝为粘结剂制得铝-磷酸铬铝基低红外发射率涂料。系统研究了不同铝粉含量、涂料厚度及温度对涂料红外发射率的影响。并采用DSC-TG、XRD、IR 等分析手段，对涂料的结构和性能进行表征。结果表明：涂料的红外发射率随铝粉含量的增加而降低，铝粉最佳加入量为30wt%，相应的红外发射率为0.68。铝-磷酸铬铝有良好的耐高温性和热稳定性，在低于1000℃时磷酸铬铝基体主要为无定形态，在1200℃的主要晶型为AlPO₄和Al₂O₃及微量的Al，Al(PO₃)₃和Cr(PO₃)₃。

为在红外动态战场仿真中实现目标表面温度场的快速计算，需建立平板表面温度工程计算模型。综合考虑外部环境因素及目标内部因素，并利用数学推导及取值分析，获得平板表面温度与外在及内在因素的理论简化表达式。通过控制变量法分析各主要因素对平板表面温度变化速率的影响，并对其进行数学拟合，进而建立了平板表面温度的工程模型。通过与实测数据及商用软件模拟数据的对比，校验了该工程模型的可靠性。结果表明，该工程模型具有快速计算但不失准确性的特点，对目标表面温度场的实时计算具有重要工程应用价值。