红外与激光工程
2004, 33(1): 1
期刊基本信息
创刊：
1972年 • 月刊
名称：
红外与激光工程
英文：
Infrared and Laser Engineering
主管单位：
中国航天科工集团有限公司
主办单位：
天津津航技术物理研究所；中国光学工程学会
主编：
吕跃广
ISSN：
1007-2276
刊号：
CN 12-1261/TN
电话：
022-58168883,58168884,58168885
邮箱：
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天津市空港经济区中环西路58号
邮编：
300308
定价：
200元/期
红外与激光工程 第33卷 第1期
讨论了红外成像制导的烟幕弹干扰手段,介绍了国内外红外烟幕技术的发展状况.烟幕技术的研究首先应确定一种干扰效果的评价方法,重点讨论了烟幕干扰效果的评价方法,并对已有的方法进行总结,将其分为实验测定法和理论计算法两大类,分别进行了比较分析;然后,介绍一种能够评价烟幕对目标空间信息干扰效果的完整思路.
红外烟幕 透过率 干扰效果 信噪比 Infrared smoke Transmissivity Interference effect SNR 
给出了一种改进型的再入式集成光学光纤陀螺方案,在保持再入式集成光学光纤陀螺低成本、高温度稳定性、小型化特点的条件下,通过偏振转换集成光学多功能器件(TMIOC)的使用,有望消除光纤环多次再入的本征损耗,减小总光损耗,提高信噪比,并可实现无光放大器(SOA)的高灵敏度光纤陀螺系统。TMIOC器件的位相调制器部分(PM)采用退火质子交换波导(APE),实现天然的高偏振特性;PS是采用双模耦合方式实现的偏振模分离器,分离比达到20dB;PT是声光模转换器,实现TE和TM偏振模的相互转换,转换效率达到99%以上,声波功率小于20mW。目前的器件指标适合较长的光纤长度和较少的再入次数,满足高灵敏度光纤陀螺系统的要求;通过提高器件指标,如进一步提高响应速度,降低插入损耗,可实现较短的光纤长度和较多的再入次数的小型化、高灵敏度、低成本的第二代光纤陀螺系统的制作。
集成光学 光纤陀螺 再入 偏振模分离器 声光模转换 Integrate optics Fiber optics gyroscope Re-entry Polarization splitter Acoustic-optics mode conversion ART-2神经网络可以很好地应用于模式识别中的聚类问题,但是由于其算法结构中固有的归一化环节,在处理数据过程中丢失了非常重要的幅度信息.在分析这一不足的基础上,提出两种改进算法,同时给出了相应的实验结果.
自适应谐振理论 神经网络 幅度信息 相位信息 相似度 ART-2 Neural networks Amplitude information Phase information Similarity 首先分析了近红外光在均匀生物组织中的传播过程,在此基础上提出一种计算分层生物组织表面漫反射率的理论模型.利用这种理论模型,讨论了两种不同组成的生物组织的表面漫反射率,得到双层介质表面漫反射率随探测距离的变化趋势与其他文献报道的研究结果一致.
近红外光 分层组织 能流分布 漫反射率 Near infrared light Layered tissue Flux distribution Diffuse reflection ratio 激光光束质量是一个很有现实意义的论题.对实际激光,一方面或多或少存在硬边光阑光学元件影响.另一方面,人们常对远场激光束的可聚焦能力感兴趣.对有光阑情况时光束传输因子(M2因子)的推广作了讨论.对有代表性的3种方法,即广义截断二阶矩法、渐近分析法和自收敛束宽法及其应用作了分析.引入了桶中功率(PIB)和β参数用以描述远场光束质量.然后,研究了实际应用对激光光束质量的一些要求和相关的评价参数.最后,讨论了复杂的高功率激光系统的全程光束质量控制问题.
激光光束质量 参数描述 硬边光阑 光束传输因子 桶中功率 Laser beam quality Parametric characterization Hard-edged aperture Beam propagation factor Power in the bucket 用光纤耦合的半导体激光器(LD)泵浦Nd3+: NaY(WO4)2(Nd:NYW)晶体,采用非稳腔法测量了晶体在泵浦功率3.5～6.5 W范围内的热焦距,并与理论计算结果进行了比较;同时,测量了不同泵浦功率下的最佳泵浦位置,理论分析计算与实验结果相符合,并对实验现象作出了合理的解释.
半导体激光器 热焦距 最佳泵浦位置 LD Nd:NYW Nd:NYW Thermal focal length Optimal pump position 本干涉仪采用偏振测量和偏振接收装置.对干涉仪光路中激光的偏振态转换进行了详细的理论分析,对偏振干涉仪以及双频干涉仪的研制具有借鉴意义.该装置的重复性试验表明干涉仪重复性在30 nm之内,说明干涉仪的性能比较可靠.如果对环境条件进行严格的控制,会得到更高的测量精度,有望实现纳米精度测量.
纳米测量 偏振干涉仪 光学细分 Nanometer measurement Polarized interferometer Multiplication OPD 在采用数字图像注入方法对红外成像跟踪搜索系统或红外预警系统进行仿真试验中,红外动态场景仿真是仿真系统的核心技术,而光学系统效应仿真是红外动态场景仿真中的重要部分.由于仿真对象为非相干红外成像系统,光学系统效应可以只考虑其能量域内成像效应和像弥散或能量分散效应.光学系统质量一般用调制传递函数描述,可由调制传递函数计算点扩展函数,并建立基于点扩展函数的光学系统效应模型.只要调制传递函数给定准确,此方法建立的光学系统效应仿真模型的逼真度便有保证,而调制传递函数可以通过普通的光学系统测试方法获得。
光学系统 仿真 红外动态景象仿真 Optic system Simulation IR dynamic scenes simulation 车牌定位和字符分割是车牌照自动识别系统中的关键步骤.提出了一个综合多种特征的车牌定位算法和一个基于模板匹配的字符分割算法,有效地解决了背景复杂的彩色图像中车牌定位和字符分割的问题.综合这些算法并结合字符识别核心,实现了一个完整的车牌照自动识别系统.该系统对不同背景、光照条件下采集到的车辆图像进行了大量实验,实验结果证明算法准确率高、鲁棒性好.
车牌定位 字符分割 模板匹配 License-plate location Character segmentation Template matching 针对巨型图片恢复处理过程中所面临的运算量庞大的技术瓶颈,从光学图像退化模型出发,发展了一种基于最小二乘方的恢复算法,在算法的实现过程中回避了变换到频域的常规做法,提出了一种新颖的级联模板的运算方法,在一定程度上减小了运算量,降低了复杂度,实验结果表明该方法是有效的.
图像恢复 最小二乘方 级联模板 Image restoration Least square algorithm Ally-template 根据人类视觉感知理论,在介绍了两种比较有代表性的视觉注意模型的基础上,采用bottom-up控制策略的预注意机制和top-down控制策略的注意机制,提出了一种适用于自动目标识别的目标检测算法.从输入图像出发,采用Gabor算子建立多尺度、多方位的多通道图像,通过全波整流和各通道间的对比度增益控制,得到多尺度、多方位的方位特征图,这些特征图的线性组合则为显著性图.给出了仅采用bottom-up控制策略的船舶目标检测实验结果,待检测目标在显著性图中得到明显增强,有利于检测的实现.
注意机制 目标检测 显著性图 Attention mechanisms Object detection Saliency maps 从舰载光电系统的图像稳定的要求出发,介绍了稳像技术的种类;分析了电子稳像的原理、算法.提出一种新算法,实现了电子图像稳定.该算法利用最小均方误差和块间运动矢量的空间相关性作为匹配函数,采用四步搜索法计算运动矢量,并和全搜索算法得到的运动矢量进行比较.实验表明,该算法能较好地实现图像序列的稳定.
电子稳像 运动估计 块匹配 空间相关性 Electronic image stabilization Motion estimation Block matching Spatial correlation 提出了一种强噪声背景下弱小目标的快速检测方法,解决了在此背景下存在厚云层和大运动杂波的问题.在分析了强噪声背景图像之后,提出了采用矩形结构元的形态滤波算子进行背景抑制,对处理后的图像进行双门滤波,实验结果令人满意,易于硬件实现.
矩形结构元 形态滤波 双门滤波 自适应门限 Rectangle structure cell Morphological filter Double gated filter Recursive threshold 紫外告警是近20年发展起来的一种导弹告警技术.介绍了紫外告警技术及与其相关技术的发展情况,包括大气对紫外线的传输特性、目标和背景紫外辐射特性、紫外线探测器件和探测技术等研究发展情况,最后还介绍了紫外告警的战术应用.
紫外告警 紫外线传输特性 紫外线探测器 UV warning UV transmitting characteristic UV detector 提出一种基于离散平稳小波变换和非线性增益的红外图像对比度增强方法.对红外图像进行离散平稳小波变换后,利用所提出的去噪方法对分辨率较好的各高频子带直接去噪;并利用所提出的非线性增益法结合文中的去噪法对分辨率较差的各高频子带进行增强.实验结果表明,提出的方法在有效地增强红外图像对比度的同时,又能很好地抑制相关噪声.算法在视觉质量上优于传统的反锐化掩膜法、直方图均衡法.
离散平稳小波变换 广义交叉确认 阈值去噪 对比度增强 非线性增益 Discrete stationary wavelet transform Generalized cross validation Denoising by threshold Contrast enhancement Non-linear gain 小波阈值降噪法是一种简单而有效的方法,在图像降噪处理中广泛使用.但对于任意信号,在MSE意义上的最优信号估计是Wiener滤波器,在此基础上提出了一种基于小波域上的经验Wiener滤波器的设计方法,并应用在星图降噪中,实验结果表明,此方法比一般小波阈值降噪法的效果好得多.
图像降噪 阈值化 滤波器 Image denoising Threshold Filter 在图像分析中,水平积分投影和垂直积分投影被用来描述目标的灰度分布结构,其缺点是很难用简单的关系将旋转前后的积分投影后的曲线与相同的目标对应起来.因此,提出基于圆周投影的圆周积分投影和圆周梯度积分投影两种图像灰度分布的统计方法.与水平积分投影和垂直积分投影方法进行了比较.实验结果表明,圆周积分投影和圆周梯度积分投影曲线具有良好的旋转和尺度不变性.
圆周积分投影 圆周梯度积分投影 旋转不变性 Circle integral projecting Circular grads integral projecting Rotating-invariant 对敌方雷达信号调制类型的识别是电子对抗的一个重要方面.采用了一种基于人工免疫聚类和进化规划的混合算法设计径向基函数(RBF)网络,并将其应用于雷达信号调制类型的自动识别.该算法首先利用一种实现数据聚类的人工免疫机制,根据输入数据集合自适应地确定RBF网络初始中心的数量和位置,之后采用进化规划训练RBF网络.仿真实验表明,采用这种方法设计的RBF网络对各种模拟调制信号的调制类型达到了较高的识别精度.
雷达模拟调制信号 径向基函数网络 人工免疫聚类 进化规划 Analog-modulated radar signals RBF network Artificial immune clustering Evolutionary programming 提出了一种基于上下文的机场目标识别方法,将机场各组成部分间存在的依赖关系应用于识别技术中,以提高识别效率.根据机场目标具有明显的方向性这一特点,使用Gabor滤波器对输入图像进行滤波,将图像信息按不同尺度和方向分解至多个通道,获取相应的特征图,并利用Radon变换从特征图中提取线特征.通过分析组成机场目标的各线特征之间的相互关系,利用上下文信息,制定一系列判决准则,实现对机场目标的有效识别.
机场识别 上下文信息 Gabor滤波器 结构特征 Airport recognition Contextual information Gabor filters Structural features 人脸自动识别是模式识别和图像处理等学科的一大研究热点, 在身份鉴别、信用卡识别、护照核对以及监控系统等方面有着广泛的应用.提出一种基于概率主成分分析方法(PPCA)的人脸识别,该方法与传统的主成分分析(PCA)相比,克服了简单的"丢弃"其他非主成分因子,在PPCA中将"丢弃"因子作为噪声成分进行估计,同时PPCA方法是一种基于概率模型的方法,因此很容易延伸为混合模型,对于PPCA概率模型参数,提出利用EM算法对其进行估计.用两个不同的数据集(姿势表情变化集和光照变化集),将PPCA人脸识别算法和传统的PCA算法进行比较,基于PPCA的人脸识别算法中的"丢弃"方差的收敛速度快于传统的PCA算法.实验结果表明,无论是姿势表情变化集,还是光照变化集,PPCA算法的识别率都优于传统的PCA识别算法.
主成分分析 概率主成分分析 人脸识别 Principle component analysis Probabilistic principle component analysis Face recognition 以Planck辐射定律和红外探测元的线性响应模型为基础,在理论上完整地推导了红外焦平面阵列非均匀性的两点校正方法;据此,论证了两点校正方法的物理依据,即从理论上证明如果探测元是线性和稳定响应的,该方法则可以实现非均匀性的准确校正;初步分析了非均匀性校正中存在误差的问题.
红外焦平面阵列 非均匀性 线性校正 IRFPA Nonuniformity Linear correction 面列阵红外焦平面探测器的非均匀性校正技术是正在探索的一项关键技术.介绍了近期国内外发展的红外焦平面阵列非均匀性校正技术:基于场景的代数算法、基于干扰抵消原理的自适应校正法和基于低次插值的多点校正法.
红外焦平面 代数算法 干扰抵消原理 IRFPA Algebraic algorithm Noise-canceling principle 针对成像器稳定装置中由于摩擦力距造成的跟踪误差这一问题,采用自适应滑模控制的方法对摩擦力矩进行有效补偿,并且提出了基于改进欧拉近似法从位置测量信号中获取速度信号的方法.通过在成像器稳定装置控制系统中的实际应用,表明提出的方法有效地减小了成像器稳定装置的跟踪误差,算法简单、易于实现.
成像器稳定装置 摩擦补偿 速度估计 Camera stabilizing device Friction compensation Velocity estimation 在实际应用中为满足对多业务大气传输光通信的要求,研究并实现了通信速率达42.24 Mbits/s的大气传输光通信系统,该系统能够实现V.35、E1、RS-232/485、以太网以及电话语音数据通信等.从光学收发天线、半导体激光器调制驱动电路、光电二极管(PIN)直接检测电路、通信端机等方面阐述了该系统的基本原理、组成结构以及设计思路等.大气传输通信实验表明,传输距离为500 m时,在晴朗的天气条件下该系统能实现宽带、高速、低误码率的信息传输.
光通信 半导体激光器 光电探测器 通信端机 Optical communication Semiconductor laser Photoelectric detector Communication terminal 为了减小弯曲过渡波导和斜坡过渡波导的功耗,设计研究了几种过渡波导形状函数,并用有限差分光束传输法进行了模拟分析,发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在一定的条件关系,经总结给出了该条件关系表达式;并且,在分析计算不同形状过渡波导损耗的过程中,凸现出了有限差分光束传播法在光波导器件及其单元器件模拟分析中的直观性与方便性.
有限差分光束传输法 光波导器件 集成光波导 Finite-difference beam propagation method Optical waveguide instrument Integrated optical waveguide 阐述了基于IEEE 1394总线的VXI零槽扩展基器件的基本原理,给出了1394/VXI零槽控制器的逻辑结构、软硬件设计和实现过程.试验结果表明该系统可以稳定地工作,能够和HP系列的VXI总线设备进行互连和集成.
IEEE 1394总线 VXI总线 零槽控制器 IEEE 1394 bus VXI bus Slot 0 controller