红外焦平面阵列实时成像软件设计

红外焦平面阵列是将探测到的热辐射信号转换为电信号,最终形成热像的一种红外传感器件,它是红外凝视成像的核心器件。本文通过LabVIEW软件编程实现对256×256 InSb红外焦平面阵列信号的实时成像显示,并对其红外图像特性进行简要分析。结果显示该系统能准确的采集红外图像信号,并可以进行实时成像处理。     

地面跟踪目标红外特性测量研究

介绍了系统的组成、工作原理、主要技术指标和关键技术。该系统可对目标进行自动跟踪、空间定位以及红外辐射特性的测量。同时，可按目标原运动轨迹反引导测量背景，以消除背景辐射对目标红外辐射特性测量结果的影响。     

多模红外亚成像目标识别跟踪小型化智能系统

对多模红外亚成像目标识别与跟踪小型化智能系统设计进行了讨论,分析了多CPU并行工作模型,双模图像融合识别模型及高精度锁相成像,最优亚成像相位控制,小型化,多CPU资源共享,多CPU通信控制等多种优化技术,提出系统小型化设计方案,最后给出了基于专用快速低功耗TMS320C50DSP芯片和可编程逻辑器件XC95108的系统实现。系统具有对进行相位控制的红外玫瑰线连续一维扫描信号进行快速同步采集和方位转换,二维准致密图像快速识别与跟踪等功能。调试结果表明,系统成像稳定清晰,能实时进行图像目标认识与跟踪。     

中波红外鱼眼系统被动测距方法

依据目标成像辐射通量变化与距离的关系,针对典型空中目标成像的特点,提出一种适合中波红外鱼眼凝视系统的被动测距方法.在红外鱼眼系统探测范围内,空中目标理想成像面积远小于单个像元面积,因而,背景估算时忽略目标对背景的遮挡,从采集图像与背景的差值中估算焦平面接收的光斑总体辐射通量.目标的红外辐射受到大气中传输衰减,短时间测量...     

超音速机载吊舱红外测量系统研究

介绍了超音速机载红外测量吊舱系统(以下简称红外测量吊舱)红外光学窗口的设计依据；红外探测器的工作原理；红外成像的原理；特别对跟踪空中目标时所采集到的红外图像数据作了深入研究，分析出各种数据产生的原因。为今后研究空中目标的特性提供了有效的数据积累。     

全球海洋表面红外图像的计算机模拟

首先利用计算传热学计算得到海洋表面温度，然后根据红外辐射成像理论，建立全球海洋表面红外辐射亮度模型，利用海洋表面红外辐射亮度模型的计算结果，采用OpenGL实现了全球海洋表面红外图像的三维实时显示。结果表明，模拟得到的红外图像较真实的反映了全球海洋表面的红外辐射特性，效果逼真，不仅可以用于海洋背景下的目标识别与跟踪，而且还可以用于各种海上红外制导武器的研制，具有重要实际应用价值。     

红外图像实时跟踪系统

系统组成及工作原理 实时红外图像自动跟踪系统,对红外成像传感器获取的地面场景图像数据中指定目标区域进行实时自动跟踪,实时解算出目标在图像场景中的精确位置,并输出目标偏离系统视轴的方位,通过伺服控制回路,驱动稳定平台跟踪目标.同时,图像跟踪系统接受来自外部控制系统的控制命令和数据,并按总体通讯协议要求向外部控制系统回送跟踪系统的状态、图像数据和系统关键参数.     

基于长波红外成像系统的红外辐射特性测量方法

地基红外成像系统是靶场领域实现目标跟踪、实况记录成像的重要成像设备之一。配有高性能红外辐射定标系统的地基长波红外成像系统,可对低温以及常温目标实现高精度辐射特性测量。通过建立制冷型红外辐射特性测量系统的辐射测量模型,在7.7~9.3 μm长波波段利用某光学口径为600 mm的长波红外辐射测量系统实现了对目标的高精度测量。实验结果表明,辐射测量的精度为16.81%,能满足靶场对高精度辐射测量的要求。     

基于PCI总线设计电视红外跟踪仿真系统

本系统使用微型计算机仿真电视红外跟踪系统，采用PCI总线实现视频图像信息的实时采集，并使用高级语言实现复杂数字图像处理算法的实时处理，并实时输出数据处理结果和控制电压信号。     

考虑积分时间变量的红外系统辐射响应定标

辐射定标是红外系统辐射特性测量的基础。文中采用间接扩展源法对红外系统进行定标,分析了红外焦平面阵列探测元的响应模型以及响应特性与目标黑体辐射、积分时间的关系。提出了采用最小二乘法拟合得到红外焦平面像元响应灰度值对辐射量和积分时间的响应函数的定标算法。通过分析不同环境温度下的响应函数,进一步验证了其有效性。该方法可简化定标过程,节省定标时间。定标方程不仅可用于定量分析辐射定标的影响因素,而且有利于动态范围较大时的辐射测量。     

红外成像跟踪系统作用距离等效测试方法与验证

考虑到大气环境条件、红外探测器的性能以及目标和背景热辐射特征等因素对红外成像跟踪系统作用距离的影响,针对红外成像跟踪系统作用距离的指标要求,在保证目标成像像素大小和目标与背景图像反差不变的情况下,提出了通过近距离小目标小温差等效替代的作用距离测试方法,并对等效测试的结果进行了远场动态试验验证,所得结果为红外成像跟踪系统的设计和作用距离评估提供了依据。     

基于形态滤波的红外小目标检测方法

针对空背景下红外小目标图像信噪比低,背景和杂波干扰严重的特点,提出了一种基于数学形态学的红外小目标检测算法。算法首先利用灰度形态学Top2Hat变换,完成复杂空背景下的背景抑制和候选目标提取,然后通过开运算处理进一步去除虚假目标和噪声干扰,完成目标分割;最后结合管道滤波的方法,可快速检测出红外图像序列中的小目标信号。实验表明,该算法能够有效的提高图像信噪比,快速有效地检测出目标信号。     

红外热像仪成像评估系统设计

红外热像仪在军民应用领域发展迅速。如何客观地评价红外热像仪成像效果,为红外热像仪成像性能提供定量的数学描述,同时也为研究红外成像系统的图像清晰度、目标探测距离和目标跟踪性能提供支撑依据,成为必须要解决的问题。本文提出的红外热像仪成像评估(质量评价)系统具有红外图像数据采集与处理功能,配合红外成像评估的靶标系统（由黑体、辐射靶标控制台、准直光学系统、数显精密转台组成）进行红外图像数据测试评估。设计了图像评估的主要性能指标,并提出了数学模型及其实现的步骤,其中包括图像不均匀性(Non-uniformity,NU)、信号传递函数(Signal Transfer Function, SiTF)、噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference, NETD）、角线性度（Angular Linearity, AL）、目标成像定位角误差（Target Imaging Positioning Angle Error, TIPAE）等主要评价技术指标。测试结果表明,该系统的性能非常优越,成为红外热像仪研制过程中必备的调试、测试设备。     

高温窗口作用下红外导引头性能建模与评估

高超声速飞行器的高温窗口会对红外导引头成像性能产生严重影响。为了定量分析高温窗口效应,通过红外导引头信号响应特性和高温热辐射特性耦合的方法,建立了高温窗口作用下的红外导引头成像量化表征模型,并利用典型红外导引头系统高温窗口实验对该模型进行验证。基于量化表征模型,结合外场试验获取的船海辐射数据,实现了多种温度窗口作用下红外导引头成像结果计算,并对高温窗口作用下的红外导引头成像性能进行评估分析。分析结果表明:当窗口温度超过250℃时,肉眼基本无法通过图像分辨船只;当窗口温度超过300℃时,基本无法通过导引头识别算法实现目标的分辨和跟踪。     

基于DMD成像系统的红外小目标仿真

在分析红外成像仿真系统研究现状的基础上,研究了典型红外小目标的模型和移 动式滤波跟踪算法。依据飞行器内部构造及工艺材料,并结合空气动力学、物理学以及热辐射的相关理论, 从蒙皮辐射、尾喷焰等方面建立了飞行器的红外辐射模型。针对数字微镜阵列(Digital Mirror Device, DMD) 系统的特点,对模型进行了简化,提高了图像生成速度。最后利用基于数字微镜阵列的成像仿真系统平台 对模型和算法进行了实验验证。实验结果表明,该方法具有图像清晰、信噪比高、生成速度快、管道存储时间小以及 跟踪稳定等特点。     

基于BRDF的空中目标红外成像建模与仿真

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律,利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程,求解表面温度场;选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性,提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标的几何模型,目标自身红外辐射和对背景的反射辐射,结合计算机图形学相关理论,渲染输出空中目标的红外图像.成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据.     

基于红外辐射特性的单波段红外图像被动测距

以单波段红外图像被动测距为研究背景,首先分析了凝视型红外探测系统的工作原理,将其工作过程分为入瞳前和入瞳后两个不同的阶段,其中第一阶段与目标距离相关,而第二阶段则决定于红外探测系统本身的传递函数,而后对图像像素灰度与入瞳处辐亮度之间的关系进行了表述;然后针对点目标与面目标的成像特点,分别计算了相应的目标与背景的入瞳处幅亮度差,得出:两者的红外辐射特性存在一致性.基于短时间内目标近似匀速运动的假设,推导了单波段红外图像被动测距方法.最后利用外场实测中长波红外图像对该算法进行了验证,并对测距结果和测距误差进行了详细分析.     

空间目标临边探测背景红外成像建模与图像仿真

临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式,探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模:临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律,垂直分布与视线切线高度相关,水平方向可近似为正态分布,变异系数取值集中于[0.01,0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法,实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性,验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时,快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200,能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。     

IRFPA积分时间自适应预测方法研究

积分时间是决定 IRFPA (红外焦平面阵列)成像质量的关键因素。针对红外测量系统难以实时自动确定积分时间的问题,提出基于人眼视觉特性和事前辐射标定的积分时间自适应预测方法。假定目标和背景在连续两帧内不突变,结合事前辐射标定结果、目标和背景信息反演计算各积分时间的目标和背景灰度,以人眼视觉特性和跟踪判据为调节依据,自动预测合适的积分时间。实验结果表明,该方法能自适应快速预测满足要求的积分时间,使获取的图像处于线性区中段,保证了成像质量,有利于目标的初始捕获和平稳跟踪。     

基于图像合成的红外点目标图像生成方法研究

本文提出了一种红外图像仿真方法.首先对目标在探测波段内的辐射强度的组成和光谱分布特点进行了分析,并对目标的辐射强度、光谱分布和运动等特征量进行了模拟.然后根据大气和成像系统的调制传递函数建立了相应的大气效应模型和成像系统效应模型.最后根据红外成像原理并结合探测器参数,将目标的仿真模型与实拍的背景红外图像通过图像合成算法进行融合,从而实现了目标与场景的快速生成.该方法通过理论数据和实验数据的结合,提高了场景的可靠性,对于测试和评价红外搜索跟踪系统具有一定的参考价值.