动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注.描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状.

研究了移相式红外泰曼-格林干涉仪,研制出光机电算一体化的仪器,仪器孔径为Φ30 mm.编制了计算机软件,用于干涉图波面的拟合与红外光学系统成像质量的评价,所编软件与国际上同类软件的计算精度相当.介绍了红外干涉仪的多种应用:评价红外光学系统的像质,检测光学件精磨表面粗糙度、光盘基片面形的平整度.结果表明,仪器干涉系统光学质量优于λ/25,扩展不确定度优于λ/130,重复性优于λ/200(λ＝10.6 μm).

将红外无线通信应用于标准的室内10Base-T以太网(Ethernet)中,在点对点红外无线通信的基础上实现了与以太网兼容的红外无线通信系统;通过红外无线适配卡将以太网的曼彻斯特编码转换成适于红外无线传输的4脉冲位置调制编码,同时将以太网帧格式在其物理层上进行处理,把以太网的传输媒质从有线的铜缆双绞线转换为红外光线;并根据红外器件的发光特性,应用光学准直透镜有效地拓展了传输距离.

将SF₆、O₂、He ₃种可调气体预混合,喷入带有8个高压放电极的放电管,解离F离子,沿气流方向以亚音速喷入喉道,H₂/D₂由喉道上下喷入,光轴在H₂/D₂喷入下游1 mm处.研究了连续波DF/HF激光器的多谱线输出功率与SF6、He和H₂/D₂的流量关系,以及混合气体中加入O2对激光器性能的影响.实现了HF最大输出功率12 W,DF最大输出功率11 W,连续可调,功率稳定,持续时间20 min.

随着战场上日趋严重的激光威胁,为了保护光电装备,激光告警技术已成为光电对抗中一个非常迫切的课题.阐述了激光告警技术的基本要求,激光辐射探测的基本原理,并以此为基础,提出了激光告警的两种可实现方案;根据实际工作比较详细地给出了利用非制冷红外焦平面器件构成的凝视成像型激光告警器,同时给出了相应的实验结果.

讨论了机载激光海洋测深技术中采用红外激光测量海表的精度和探测概率.首先介绍了机载激光测深系统中红外激光测距的原理以及计算方法;分析了不同扫描角、海况(尤其是不同风速)下斜距的测量方法、测量精度及对回波信噪比的影响,分析了在给定探测概率下甄别阈值的选择以及探测概率和信噪比的关系.最后用机载激光测深系统的参数对海表探测进行了数值模拟和讨论,提出了改进措施.

研制了一种利用BiCaVIG晶体的磁光式光纤磁场传感器,并给出了传感头的基本结构.实测结果表明,在非线性小于±5%时传感器的线性动态范围优于70 dB,噪声等效磁感应强度为1.5 μT,传感器可用于脉冲弱磁场的测量.采用频谱分析的方法,测出了一种BiCaVIG晶体的法拉第效应动态响应特性,其-3dB频带宽度约为DC～200 kHz.

研究了应用移相干涉术测量新的一等量块的方法。对干涉图像进行多幅图的采样,由移相法计算量块测量面和与其研合的辅助平晶表面的波面面形,尤其研究了在量块干涉图中有阶跃不连续的波面复原运算的原理与技术,得到表征其表面的离散波差值,并给出量块工作面长度和长度变动量的测量结果。

近年来,小波变换在图像处理中的应用日益受到关注,介绍了小波变换在红外图像非均匀性校正方面的应用.时域高通滤波法是一种典型的自适应非均匀校正方法,在分析传统的时域高通滤波法的基础上,提出了应用小波基实现更加具体的数字低通滤波器,采用Mallat金字塔型算法,将低频部分进行多层次划分,提高低频部分的频域分辨率,并用序列图像进行了验证,仿真结果表明,该方法可以较好地进行非均匀性校正.

景象匹配区的选择是影响景象匹配系统性能的重要因素.通过实验研究建立了信噪比、重复模式与匹配概率之间的三维模型,并以此提出了一种基于边缘密度预筛选和上述模型的选择方法.测试结果表明,在一定条件下,该方法可以成功规划出所需的区域.

为了满足相关匹配的要求,在二元纯位相匹配滤波器的基础上,提出了几种改进的匹配滤波器算法,即优化的二元纯位相匹配滤波器算法、振幅编码位相型匹配滤波器算法及振幅补偿匹配滤波器算法,比较了这些算法的性能,分析了在不同相关匹配条件下的优势.

提出了一种基于ARTUR算法的气动光学效应图像校正方法.该方法利用一些合理的先验知识对大气扰动退化模型(点扩展函数)进行规化,将求解问题转化为带惩罚项的准则函数的优化估计问题,通过ARTUR算法快速迭代估计点扩展函数值,进而对气动光学效应引起的退化图像进行校正.论述了ARTUR算法的性质,给出了实验结果.

在分析柱透镜光栅立体图像制作原理的基础上,提出一种基于单帧图像的计算机辅助彩色立体图像生成方法.采用实际景物某一角度的单帧图像,自动模拟生成不同观测角的序列帧,并以此为基础进行立体图像的合成.分析了该方法的误差,提出相应的处理方案.实验表明,该方法只需原实际景物某一角度的单帧图像,在经济性和实用性上具有明显的优势.

提出一种双随机场模型.通过结合局部的统计量,将一种因果的自回归随机场模型应用于非平稳图像纹理的描述,同时,用马尔可夫随机场给标记场建模可以取得较好的分割效果.通过对实验的分析发现,分割结果仍存在一些错误.因此,在这种模型的基础上,引入了一种新的分类特征(熵率)来改善目标分割的效果.它反映了纹理的高阶相关性,改进了随机场低阶模型的不足.所提出的算法用于遥感图像的城区提取实验.

红外图像中的弱小目标因为信噪比和对比度较低,用单帧图像检测很难得到满意的效果,利用多帧图像信息进行检测是有效的手段之一.分析了利用帧间相关性对红外图像中的弱小目标进行检测的方法,提出了改进的算法和对比度相关性的概念.该算法在序列图像灰度起伏情况下,克服了直接利用灰度相关效果不好的缺点,具有良好的抗噪声和背景干扰的特点.算法可以推广到其他类型图像目标的检测中.

提出了一种基于最小二乘和空间相关约束沿模糊路径卷积的代数复原方法.为了有效和快速地恢复角点处的图像信息,采用了最优估值理论.在微机上对算法进行了验证,实验结果表明,算法能有效地去除旋转运动的空间可变模糊.

光时域反射仪是一种测量光纤衰减特性的仪器,但其所采集的光纤后向散射数据有很大的噪声,不利于光纤事件的分析.小波变换具有良好的时频域特性,采用小波变换对采集数据实现去噪处理,得到了良好的效果.

提出红外图像去噪方法,将小波变换与广义交叉确认原理相结合,在噪声方差未知的前提下,只利用红外图像的输入数据就可以确定所要求的渐近最优阈值.对红外图像进行离散正交小波变换后,分别对各个分解层的高频子带利用所提出的方法进行迭代去噪,使各个高频子带分别收敛于其最大信噪比.实验结果表明,该方法在有效地去除噪声的同时,能较好地保持红外图像的细节信息.算法在性能指标和视觉质量上均优于Donoho提出的小波阈值去噪方法、Johnstone提出经过调整的小波阈值法和传统的中值滤波法。

利用小波变换去噪时小波系数方差的估计对去噪结果影响很大.自然图像小波分解后得到的系数在不同的分辨率中差异很大,所以利用邻域估计中心点方差时,不同分辨率应有不同大小的邻域.首先对在邻域中利用极大似然准则估计中心点方差进行分析,再结合自然图像小波分解后的系数在不同分辨率子带中,根据平稳性和重要性选择邻域的大小.最后进行去噪实验,并取得正交小波分解下理想的去噪性能.

用原函数为光滑曲线的子波变换(简称莫奈特子波变换)检测信号波形奇点的方法是建立在信号奇异性与李普西兹正则性关系基础上的.该方法的基本原理是信号子波变换Wψ(a,t)等价于信号光滑版s(t)θa(t)的1阶导数,当s(t)θa(t)为尖锐变化时,必然对应其导数的模的极大值,只要检测到子波变换模的极大值,就能检测到信号s(t)的奇点.仿真表明,莫奈特子波变换能准确检测出信号奇点.

比较了表征光电成像系统性能的两种方法--最小可分辨温差法/最小可分辨对比度(MRTD/MRC)法与三角形方向辨别(TOD)法在测试样条、测量方法、适用范围、性能预测精度等方面的差别,分析了这些差别的产生机理,展望了TOD法在未来光电成像系统性能评估和测试领域的应用.

提出了一种基于神经网络学习特性和集合论的边缘分段算法(Merge-Split) ,优点在于它的分段间断点、自由度满足自适应性,能在学习过程中实现而不必事先规定;进一步提出神经网络拟合不连续的图像边缘的方法,在无边缘数学函数形式的情况下,充分利用其学习函数的任意逼近和自学习性进行拟合,实践证明该方法可以克服以往边缘拟合方法的不足.

视频领域内大量格式的并存,使不同格式视频信号间的信息难以交流,这个问题可以通过视频格式转换等技术解决.在讨论视频格式转换的相关算法的基础上,提出了两种效果较好且便于硬件实现的视频格式转换算法:窗函数(边增强)法和中值滤波(边增强)法.第一种方法在FPGA板上进行的验证和软件仿真表明,图像主观测评效果良好,具有较强的稳健性.第二种方法利用了信号在空间和时间上的相关信息,克服了图像边缘不够锐利的不足,效果较好,且硬件的成本较低.两种方法都极具实用价值.

由于实时硬件系统的规模和复杂度不断增大,系统结构的模块化设计已成为硬件系统开发的发展趋势.研究了硬件系统中模块控制的方法和特点.结合MPEG-2电视编码器中各功能模块的特点,提出了适合该硬件系统的模块控制方案,说明了控制模块的硬件设计思想和软件实现.实践证明,该方案满足系统实时性和可靠性的设计要求.

二维离散余弦变换(DCT)在图像处理和视频编码中起重要的作用.以MPEG-2全I帧编码为背景,在现场可编程门阵列(FPGA)上实现8×8像素的二维DCT变换.算法首先把8×8像素的二维DCT变换化简成8次一维DCT变换加上适当的蝶形运算和顺序重排操作.试验表明,方案可以只用一个一维DCT模块实现输入采样率为74.25 MHz的二维DCT变换.