基于MEMS的红外动态图像生成技术

提出了一种基于MEMS技术的红外动态图像生成技术。利用热传导方程,建立了可见光/红外图像转换膜的理论模型;介绍了可见光/红外图像转换膜制作的工艺流程,制作了一张像元数为512512、像元尺寸为35m的可见光/红外图像转换膜。并利用转换膜构造了红外动态图像生成装置,通过实验对红外动态图像生成装置的性能进行了研究。利用MEMS技术制作的可见光/红外图像转换膜可以工作在红外3~5m和8~12m两个波段。根据实验测得红外图像生成装置的空间分辨率为14 lp/mm,在3~5m波段,所生成红外图像的温度范围为250~440 K,在8~12m波段,所生成红外图像的温度范围为250~400 K。     

红外动态图像生成技术

利用热传导方程,从理论上探讨了基于光纤面阵红外图像生成的机制,分析了光纤端面吸收膜表面处红外辐射的时间常数随吸收膜材料的发射率、光纤材料热传导系数、光纤材料比定压热容、光纤材料密度,以及激发光的功率和脉宽的变化规律.提出了一种被动式红外动态图像生成技术,其空间分辨率只受可见光图像的分辨率和光纤面阵总的像束数影响.为实验装置的设计提供了理论依据.应用该原理制作的图像转换装置所得到的红外图像可用于对红外成像仪器和设备进行动态性能检测和标定,以及红外成像仿真实验.     

基于模态转换结合鲁棒特征的红外图像和可见光图像配准

针对红外图像和可见光图像配准过程中模态和尺度差异影响下特征点难配准的问题,提出了一种基于模态转换结合鲁棒特征的红外图像和可见光图像配准算法.首先,利用生成对抗网络从可见光图像中生成相应的伪红外图像;其次,通过加速鲁棒特征(SURF)算法提取红外图像的特征点位置信息结合改进的鲁棒特征描述子(PIIFD)实现特征描述;然后...     

红外动态景象生成装置辐射特性测试方法

红外动态景象生成装置是红外目标、背景模拟系统的重要组成部分,用于生成红外动态场景。基于微电阻阵列的红外动态景象生成装置,由图像生成计算机、微电阻阵列红外图像转换器、图像转换与驱动系统、光学投射系统等组成。动态景象生成装置的红外辐射特性,是描述其所生成图像品质的重要指标,也是微电阻阵列系统非均匀性修正的依据。基于微电阻阵列红外动态景象生成装置辐射单元小、辐射能量弱、成像帧频高的特点,描述了一种辐射特性测试方法,该方法将动态景象生成装置作为一个被测整体,以红外热像仪监视、单元探测器扫描测试为基本途径,较好解决了微电阻阵列红外动态景象生成装置辐射特性测试中的一系列问题。     

一种水上目标可见光图像生成红外图像的方法

红外警戒系统、红外成像制导导弹等军事装备在进行性能评估和模拟训练过程中都需要大量红外仿真图像,但目前红外仿真软件普遍存在生成红外仿真图像逼真度差、软件普适性不好等问题,且国外技术封锁造成我国红外仿真软件发展缓慢。因此,针对国内可见光图像仿真技术日趋成熟的现状,为提高红外仿真图像质量,本文提出了一种采用循环生成对抗网络、由可见光图像生成红外仿真图像的方法,并通过实验验证该算法是有效可行的。该算法首先通过区域生长算法从采集的可见光图像中提取水上目标,建立了水上目标可见光图像生成红外图像的训练数据集;然后利用训练好的网络生成红外仿真图像。测试实验表明,采用这种方法所生成的水上目标红外仿真图像视觉效果接近真实红外图像,可实际应用于海军红外军事装备模拟试验和训练系统。     

基于可见光图像的红外场景仿真

针对景象匹配系统对红外图像的迫切要求,提出了一种利用可见光图像仿真生成红外图像的方法.首先,设计了红外场景仿真的总体方案;其次,对其中的基于可见光图像的材质信息分类、目标表面温度模型的建立及红外特征图像的生成3个关键技术做了初步实现;最后,结合红外场景仿真算法完成了典型电厂目标红外场景序列图的生成.实验结果表明:该方法生成的24 h序列图像与实拍红外图像的变化规律基本一致,从而为可见光图像制备红外基准图提供了一种有效途径.     

基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统

红外图像转换器技术是红外成像目标仿真技术的关键,用于研究如何在红外成像制导半实物仿真试验时模拟产生复杂场景的红外辐射。光纤阵列图像转换器是一种新型的红外图像转换器,该类转换器需要设计研制与之相匹配的可见光生成系统共同构成红外成像目标模拟器。针对某红外成像目标模拟器总体要求,给出了一种基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统设计实现方法,并对其关键性能指标进行了分析和测试。结果表明:该系统能够应用于红外成像半实物仿真,分析和测试方法为该类可见光生成系统的性能评估和优化设计提供了依据,具有一定的适用性。     

基于FPGA和ADV7123的红外图像显示卡的设计与实现

介绍了一种利用FPGA(现场可编程门阵列)和A/D转换芯片ADV7123实现红外图像显示卡的设计方法.该显示卡的主要功能包括像素灰度级转换、图像放大以及PAL(逐行倒相)制视频信号生成.详细讨论了显示卡的设计思想和硬件结构、FPGA各逻辑模块设计、FPGA配置加载、显示卡与主系统互连以及利用ADV7123生成PAL制视频信号的方法.该图像显示卡用于红外图像处理系统的硬件调试和红外图像处理算法的效果观测,实际使用情况表明,该显示卡能够很好地满足红外图像处理系统的图像输出需求.     

基于生成对抗网络的图像转换技术

针对不同谱段图像获取代价不同的问题,提出一种基于生成对抗网络的图像转换方法。转换过程以肉眼可分辨范围内图像轮廓不变为出发点。首先,通过成对的训练数据对生成器和判别器进行交替训练,不断对损失函数进行优化,直到模型达到纳什平衡。然后用测试数据对上述训练好的模型进行检测,查看转换效果,并从主观观察和客观上计算平均绝对误差和均方误差角度评价转换效果。通过上述过程最终实现不同谱段图像之间的转换。其中,生成器借鉴U-Net架构;判别器采用传统卷积神经网络架构;损失函数方面增加L1损失来保证图像转换前后高、低频特征的完整性。以红外图像与可见光图像之间的转换为例进行实验,结果表明,通过本文设计的生成对抗网络,可以较好地实现红外图像与可见光图像之间的转换。     

红外轴温监测系统中的图像融合算法

针对红外轴温监测系统中可见光与红外图像分辨率相差较大时图像融合效果不理想,不利于列车热轴判定的问题,提出了一种可见光与红外伪彩图像融合的算法.该算法对红外轴温系统中的红外图像与可见光图像视场相同部分进行像素灰度复制,并对其他部分进行双线性插值,以此完成红外图像与可见光图像的像素匹配;接着对红外图像进行伪彩编码映射,在RGB三通道内对可见光与红外图像进行加权融合.实验结果表明,融合图像在色彩上更丰富,红外目标位置更准确,更便于人工辨认热轴的位置.结果满足红外轴温监测系统对红外与可见光图像的融合需求.     

基于灰度变换与两尺度分解的夜视图像融合

为了获得更适合人感知的夜视融合图像,该文提出一种基于灰度变换与两尺度分解的夜视图像融合算法。首先,利用红外像素值作为指数因子对可见光图像进行灰度转换,在达到可见光图像增强的同时还使可见光与红外图像融合任务转换为同类图像融合。其次,通过均值滤波对增强结果与原始可见光图像进行两尺度分解。再次,运用基于视觉权重图的方法融合细节层。最后,综合这些结果重构出融合图像。由于该文方法在可见光波段显示结果,因此融合图像更适合视觉感知。实验结果表明,所提方法在视觉质量和客观评价方面优于其它5种对比方法,融合时间小于0.2 s,满足实时性要求。融合后图像背景细节信息清晰,热目标突出,同时降低处理时间。     

光纤阵列可见光/红外图像转换器的热力学性能研究

为满足日益提高的半实物仿真实验对目标背景图像源的要求,研究了一种微加工工艺制得的光纤阵列结构的可见光/红外图像转换器.建立了利用二次辐射原理实现可见光/红外图像转换的光纤阵列面板的三维模型,利用有限元热力分析光纤阵列温度响应的最高温度和时间特性随加栽热量的关系,实验中,单个光纤阵列端面加栽热功率为5 μW时,转换器实现...     

可见光/中波红外双波段共口径光学系统设计

设计了适用于制冷型640×512中波红外凝视焦平面阵列探测器和1920×1080的CCD的可见光/中波红外共口径光学系统。该系统在中波3.6~4.8?m,可见光0.45~0.9?m,环境温度-40℃~60℃工作,可见光系统焦距500 mm,视场角为0.38°×0.43°,F/#为4;中波红外系统焦距600 mm,视场角为0.38°×0.43°,F/#为4.8,满足100%冷光阑效率。本设计利用共用卡塞格林系统,利用分光镜实现可见光与中波红外光谱分光,之后接各自校正像差的镜组。该系统满足工程光学的要求,能够良好成像,双波段系统在-40℃~60℃环境温度下的也能够正常工作,并能够实现可见/中波红外远距离识别。     

可见光与红外融合图像反射与辐射光谱分析

可见光图像与红外图像融合是近年来热门的研究领域.根据日光的光谱分布、目标的反射系数以及黑体的红外辐射,详细分析了人体、深色涂层、高温玻璃杯等常见目标的反射辐射光谱分布和红外辐射光谱分布.利用研制的可见光与红外融合图像采集系统,采集了常见目标的可见光与红外融合图像,得到了从可见光波段到红外波段融合图像的全光谱曲线.对可见...     

基于显著性检测的不同视角下红外与可见光图像融合

融合红外图像的热源目标和可见光图像的清晰背景可以实现低照度条件下与场景关联的异常行为识别。现有以特征匹配为主的融合方法,受监控场景下可见光与红外成像的尺度、视角、目标特性等差异影响,配准及融合效率及准确性受限。针对该问题,本文提出了基于显著性检测的不同视角下红外与可见光图像融合方法。通过预设热敏感目标,计算可见光与红外的视场转换模型,预先配准红外与可见光视场。使用Mask R-CNN网络提取红外图像中的行人目标显著性区域,根据视场转换模型点将每个目标区域与可见光图像局部融合。最后,通过违规入侵行为辨识为目标进行实验验证。实验表明,论文提出的融合方法能够有效地将红外图像的热敏目标信息与可见光的场景进行融合,可以准确地判断是否发生违规入侵行为。     

基于RTX和反射内存的红外景象投射系统实时性设计

红外景象投射是红外成像半实物仿真的关键技术,实时性是其重要性能指标。提出了一种红外景象投射系统设计方案,系统由红外图像生成和红外图像转换两部分组成。图像生成系统基于通用GPU实现,图像转换基于电阻阵列实现。根据仿真应用对像元规模和帧频的需求,采用反射内存网络实现图像数据传输和帧同步。通过红外图像帧周期测试,评估系统的实时性。测试结果表明,在Windows系统下红外图像生成帧周期不稳定,会出现随机性大幅度偏差。提出采用RTX的扩展的实时性设计,给出详细实现方案。试验结果表明:Windows系统中断响应的不确定性是影响图像帧频稳定的主要原因,基于RTX的实时性设计可以保证图像生成在帧同步控制下稳定地以200 Hz帧频运行。     

一种基于生成对抗网络与注意力机制的可见光和红外图像融合方法

针对低照度可见光图像中目标难以识别的问题,提出了一种新的基于生成对抗网络的可见光和红外图像的融合方法,该方法可直接用于RGB三通道的可见光图像和单通道红外图像的融合。在生成对抗网络中,生成器采用具有编码层和解码层的U-Net结构,判别器采用马尔科夫判别器,并引入注意力机制模块,使得融合图像可以更关注红外图像上的高强度信息。实验结果表明,该方法在维持可见光图像细节纹理信息的同时,引入红外图像的主要目标信息,生成视觉效果良好、目标辨识度高的融合图像,并在信息熵、结构相似性等多项客观指标上表现良好。     

一种实际红外海面辐射成像模型的建立

本文根据电磁散射、辐射理论,分析了可光海面图与红外海面图像的生成原理,从理论上推导出了具有相同拍摄条件的可见光海面图像与红外海面图像之间的内在联系,并提出了一种快速算法,实现了从可见光图像反演出红外图像。最后,本文根据几幅可见光海面图像,利用这种方法反演出了其同样条件下的红外图像。     

红外与可见光图像融合的汽车抗晕光系统

针对夜间汽车晕光现象引起的交通安全问题,从规避碰撞物的角度出发,设计了一种红外与可见光图像融合的视频抗晕光系统。系统通过对可见光图像和红外图像做MSR图像增强,解决了夜间可见光图像亮度低,暗处信息不易获取的问题,并提高了红外图像对比度,提升了融合图像的清晰度;通过YUV与小波变换结合的方式对增强后的可见光图像和红外图像进行融合,消除了晕光现象。实验结果的主客观分析表明:该融合算法比YUV与小波融合算法在熵、均值、平均梯度、标准差上分别提高了1.6%、13.5%、25.3%、0.6%,该系统不仅能有效消除晕光,还对融合后图像的亮度和暗处细节信息有较大提升,提高了夜间驾驶安全性。     

基于FPGA的可见光/红外双通道实时视频融合系统

在已有基于色彩传递的双通道自然感彩色视频图像融合算法及DSP实时处理平台的基础上,采用Xilinx公司的XC5VLX50T FPGA为核心处理器件,配以少量外围器件研制成基于FPGA的可见光/红外双路自然感彩色视频融合系统,可为观察者提供包含可见光/热红外信息的自然感彩色融合视频图像.系统输出图像色彩更接近自然,使得两...