用于分析灰度与温度相关性的红外探测设备

为了解决在某些领域温度不易被测量的问题,一些国内外的研究者决定从图像处理领域出发,研究图像与温度的关系。针对这一问题设计出了一种全新的用于分析图像灰度与温度相关性的实验设备,该设备首先通过控制器对温度进行控制,再利用红外相机记录在不同温度(40℃~100℃)下的红外靶标成像图,然后对靶标成像图进行处理,从中提取灰度值,最后通过比较分析出温度在60℃~80℃范围内红外靶标成像图的灰度值和温度值近似呈高度线性关系,得到相关系数为0.931。结果表明:该设备可以精确地分析出红外靶标图像灰度与温度之间存在的线性相关关系,并且在空气透过率的测量、造纸厂草料自燃研究和电力检查等方面有很好的应用。     

3.2～3.4μm红外热像仪基于拟合的测温方法

研究目的为32～34μm窄波段红外热像仪的测温方法,本文从图像处理领域出发,利用红外热像仪和标准辐射源黑体,在一定的环境温度下,采集不同温度的黑体红外图像,通过数学建模软件对黑体图像进行灰度值计算,进而探究图像灰度值与温度的相关性,并基于最小二乘法和插值拟合思想构造黑体标定曲线,根据得到的标定曲线和已有的灰度值推出验证温度。经验证结果表明,测温精度有所提升,误差在049℃以内。     

一种新型红外靶标的设计

提出了一种新型红外靶标的设计,重点阐述了靶标的整体结构和结构中各个模块的工作原理,给出了靶标在多个领域的应用情况.通过大量实验和后期数据的处理,讨论了靶标图像的灰度值与靶标温度的关系.实验结果表明,可以通过对图像灰度值的确定来确定靶标的温度,这样就大大减少了用靶标做实验的前期准备工作.     

采用双阈值的非制冷IRFPA盲元迭代检测算法

盲元是影响非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)成像质量的因素之一.在对非制冷红外焦平面阵列中盲元的响应特性分析的基础上,提出一种基于双阈值快速迭代盲元检测算法.该算法基于双参考辐射源,采集辐射源两个不同温度下的成像图像,当非制冷IRFPA器件工作在线性区时,正常像元的灰度响应会随外界温度而发生变化,且该变化呈近似线性关系...     

卫星侦察红外图像背景特征分析

以卫星侦察红外图像背景为研究对象,在分析其特点的基础上,讨论了可用于红外图像背景分类的特征量。为了描述卫星侦察红外图像背景的纹理特征,基于灰度共生矩阵和直方图,计算了能量、惯性矩、熵、相关性、灰度均值和方差等统计特征指标。通过大量样本的识别实验,结果也验证了文中所提取的纹理特征量可以有效识别卫星侦察红外图像的背景。     

基于图像灰度的大范围辐射温度反演

为解决高温辐射源和环境温度对红外测温的影响,提高极端工况下红外热像仪的测温精度,以红外辐射理论以及红外热像仪测温原理为基础,提出了一种将红外图像灰度与目标温度、环境温度和积分时间相结合的综合辐射温度反演方法,该方法实现了环境(镜头)温度与场景温度参量解耦,可以独立预估各参量变化所产生的探测器响应变化。首先对红外热像仪进行数据标定,标定时一般采用高精度面源黑体,之后通过计算面源黑体辐射亮度,利用黑体辐亮度和黑体灰度的线性关系,对黑体温度与黑体图像灰度值两组数据之间关系进行拟合,建立全环境温度和全积分时间的大范围温度反演匹配模型。最后在实验室环境下,分别用热像仪和基于灰度的温度反演模型对探测目标进行测温。经过实验验证,该反演模型在实验室环境下取得了较为良好的效果。     

基于图像差值调制模型的红外纹理生成方法

针对红外场景仿真中纹理映射真实感欠缺,实用性和灵活性较弱的问题,考虑到实拍图像在多方面的局限性,提出了基于红外图像灰度差值调制模型的纹理生成方法。该方法以实测某时刻红外图像为基础,实施材质分类后将材质灰度与其灰度均值进行逐像素差值运算,得到主要景物材质的灰度差值分布,利用传热学理论求出景物在一天内其它时刻的均值温度,再模拟红外成像系统工作过程将其量化为对应灰度均值,并与灰度差值分布进行调制,生成仿真时刻的红外图像。实验结果表明,利用该方法生成的红外纹理图像兼具较高的真实性和可靠性,能够满足仿真应用要求。     

基于热辐射理论的熔融金属红外测温模型研究

针对传统接触法测温精度低、实时性差等问题,提出了一种基于热辐射理论的红外热像测温模型。首先,根据红外热像仪测温原理,搭建了熔融金属红外测温实验平台,获取了不同温度下熔融金属的红外图像。其次,为了提高测温精度,采用稀疏分解方法去除熔融金属红外图像的噪声,采用最小二乘法和改进遗传算法对提取的图像灰度均值进行灰度-温度的曲线拟合,建立红外图像的灰度值与被测物体表面温度之间的对应关系。最后,利用等温线显示炉内温度整体情况。实验结果表明,此模型可以有效地测量熔融金属的温度,并且测温精度较高,验证了模型的有效性和可行性。     

近地天空红外图像特性统计分析

对近地天空的红外图像特性进行了统计分析。具体分析了近地天空长波红外(8～12μm)图像在晴空、有云、阴天和晚上的均值、方差、水平和垂直扫描线、灰度直方图的规律。结果表明,天空图像灰度均值与大气温度成正比;阴天红外图像方差较小;图像垂直扫描线上灰度值呈线性变化;水平扫描线上图像灰度值基本不变;图像直方图的分布与拍摄天气和时间有关。     

空间目标红外特征提取与识别技术

针对空间目标红外识别中典型的类内变化大、类间变化小等问题,提出了一种用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器结合局部二值模式(Local Binary Pattern,LBP)直方图特征和灰度直方图特征的空间目标红外特征提取与识别方法。以国内某卫星和国外某卫星为研究对象,提取它们红外图像的LBP直方图特征以及灰度直方图特征;使用红外仿真软件生成两个目标在不同姿态、不同分辨率下的样本图,并分成两部分,分别作为SVM分类器的训练集和测试集。实验结果表明,LBP直方图特征和灰度直方图特征均能够以较高的准确率对空间目标进行识别,且其识别效能与目标红外图像的分辨率以及SVM核函数有关。     

Infrared radiation measurement of the aerial target based on temperature calibration and target images

Inthe last several decades ,a lot of theoretical studiesoninfrared radiation measurement of aerial targets hadbeen carried out .Undoubtedly,the measurement meansby theory modeling according to the thermal radiationlawplay ani mportant rolein many cases .H…     

红外系统小目标成像自动调光方法

提出了一种实时调整红外相机积分时间的方法。针对成像为点目标且灰度值变化剧烈的情况,为保证红外辐射特性测量的精度,标定了相机在不同积分时间下亮度与成像灰度值的对应关系,确定了红外相机响应关系线性度较好的区域;提出了点目标弥散范围的计算方法,并对红外系统的模拟图像和真实图像进行匹配获得最优化估计的目标位置、尺寸以获取目标的所有灰度值,而后根据亮度与灰度的关系对积分时间进行调整。实验结果证明,可同时调整两个不同红外相机的积分时间以保证灰度值处于理想区间内,调整频率可达25Hz,满足高速飞行器试验的实时性要求。     

一种CCD相机自动调光的方法

目前靶场光学测量设备大量使用CCD相机,针对目标发射时背景和火焰过亮易导致CCD过饱和造成的图像对比度低、清晰度低的问题,基于CCD器件的成像原理设计了一种根据目标成像的灰度值特性进行调光的方法。在不同的积分时间下,目标温度变化时,成像的灰度值随之变化。利用恒温黑体标定温度、积分时间和成像灰度值,并拟合了目标图像灰度值与温度特性以及积分时间之间的方程,并根据该方程实现CCD相机的自动调光,在应用中取得了预期效果。     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

红外序列图像弱小目标检测算法

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。     

岩样损伤红外热像的归一化直方图表征研究

红外热像法是一种评估煤岩损伤有广阔应用前景的手段。通过红外热像中的关键信息进行识别和提取,从而对煤岩损伤状态进行判别。本文对岩样进行了单轴加载,同步采集红外热像和岩样表面裂隙发育图,采用归一化直方图的方式对红外热像进行了分析处理,并利用不同灰度值区间的像素占比对红外热像的细节信息进行了定量表征。结果表明,不同时刻红外热像的灰度值分布能良好反映试样受载破坏过程表面温度和应力值的变化,在主破裂发生时,灰度值区间[240, 255](岩样表面温度29.01℃~33.19℃)的像素点百分比较上一时刻增加13.85个百分点。另外,灰度值区间[224, 255]的像素占比随时间的变化趋势与岩样损伤变量呈高度相关性,这表明基于归一化直方图的红外热像能够很好表征岩样损伤破坏过程。     

基于红外热像的钢水测温模型研究

基于热辐射测温原理,介绍了红外热像仪测温理论,为了提高钢水的测温精度,搭建了实验平台,经过实验获得不同温度下钢水的红外图像。利用Matlab软件提取图像的灰度均值,用最小二乘法和BP神经网络进行温度-灰度拟合曲线,从而得到红外热像测温的模型,使钢水测温误差达到了1%,最终达到测量精度和设计要求,此方法为熔融金属在线红外热像测温的研究打下了坚实的基础。     

低温背景红外目标成像实验研究

模拟低温背景红外场景是完成空间目标探测系统半实物仿真测试的关键技术,但利用现有技术模拟太空低温背景存在一定的困难.使用高低温箱法建立了一种低温背景红外目标辐射特性试验系统,并对红外目标在不同背景温度下的成像情况进行了研究,最后获得了红外目标成像与背景辐射的关系.实验结果表明,对于具有一定温度的黑体目标,背景温度在一定范围内变化时,探测器接收到的图像几乎没有变化,而且正焦位置与离焦位置具有相同的规律.这一结论对于在红外半实物仿真中模拟更低温度背景的红外场景具有一定的参考意义.     

基于自适应分数阶微分的红外目标增强算法

针对红外图像存在灰度范围窄、图像细节不清晰、目标边缘模糊的问题,提出了一种基于自适应分数阶微分的红外目标增强方法。该方法首先利用图像的梯度、信息熵进行有效融合,并且自适应调整分数阶微分以增强图像中的目标边缘;然后采用图像像素灰度的标准差和均值进行融合去确定目标的分割阈值,以区分出图像中的背景和目标部分;通过对图像中的目标区域进行线性增强,以进一步突显目标。经过实验验证:本文提出的方法能够有效地区分红外图像中的目标和背景,局部目标背景比(Target-to-Background Ratio,TBR)平均提高了0.5,视觉效果比较理想。