应用双弹光级联差频调制的红外材料应力缺陷检测研究

为了实现对Si、Ge、GaAs等红外材料应力缺陷检测,采用两个工作在不同频率的光弹性调制器级联,构成偏振测量系统。应力缺陷引入的双折射延迟量和快轴方位角两个参数,被加载到偏振测量系统调制信号中;利用数字锁相技术同时获取调制信号的基频项和差频项幅值,然后完成两个应力参数求解。详细分析了检测原理,并搭建了实验系统进行验证。实验结果表明,该检测方法及实验系统实现了应力方向角标准偏差为0.31°,应力双折射延迟量标准偏差为0.72 nm,高速、高精度和高重复度的应力缺陷检测,并且实现了Ge样品的应力缺陷方向和值大小分布测量,可为红外材料质量测试分析和评估提供有效手段。     

基于红外数字全息的水分含量检测方法研究北大核心CSCD

红外数字全息有不易受可见光干扰、对系统稳定性要求不高等优点,在许多领域都有应用价值;而水分对多个波段的红外光都有很强的吸收效应,将该特点与红外数字全息相结合,以新鲜三七切片作为被测对象,随着时间推进,其表面水分含量逐渐减少,表面对物光吸收逐渐减弱,物光逐渐增强,全息图的条纹对比度发生变化,通过对实验中拍摄到的全息图的条纹对比度进行计算,其整体变化趋势与预期的水分含量变化趋势相符合,验证了该方法的可行性。并添加模拟近红外法测水分含量实验,对比实验结果,体现出本文所提出方法在测量精度上的优越性。     

折射率匹配液的稳定性及其对全息记录与再现的影响

用全息干涉计量的方法测量三维应力场分布要用到折射率匹配液,但它对系统的成像及稳定性会有影响,因此有必要对该影响进行专门研究。在理论分析的基础上设计并完成了实验研究,用加折射率匹配液前、后,以及加折射率匹配液后不同时间记录的数字全息图重构再现像,并比较这些再现像的成像位置和相位后发现:折射率匹配液会减小再现像的重构距离,但不改变全息再现像的大小,且折射率匹配液需大约15 h才能稳定。     

复杂环境下多尺度行人实时检测方法

作为计算机视觉和图像处理研究领域中的经典课题,行人检测技术在智能驾驶、视频监控等领域中具有广泛的应用空间.然而,面对一些复杂的环境和情况,如阴雨、雾霾、被遮挡、照明度变化、目标尺度差异大等,常见的基于可见光或红外图像的行人检测方法的效果尚不尽如人意,无论是在检测准确率还是检测速度上.该文分析并抓住可见光和红外检测系统中行人特征差异较大,但在不同环境中又各有优势的特点,并结合多尺度特征提取方法,提出一种适用于多样复杂环境下多尺度行人实时检测的方法——融合行人检测网络(FPDNet).该网络主要由特征提取骨干网络、多尺度检测和信息决策融合3个部分构成,可自适应提取可见光或红外背景下的多尺度行人.实验结果证明,该检测网络在多种复杂视觉环境下都具有较好的适应能力,在检测准确性和检测速度上均能满足实际应用的需求.     

基于红外热像的行人面部温度高精度检测技术

针对复杂环境下运动物体的表面温度测量,实现了一种基于热红外图像与可见光图像相结合的物体表面温度检测方法。首先在可见光图像下检测运动物体的感兴趣区域,在仿射变换的基础上实现一种修正方法实现图像的精确配准,实时地将可见光图像的感兴趣区域映射到热红外图像上。然后对热红外图像进行图像运算,最终获取运动物体特定区域的温度。以行人的人脸为研究对象,实验结果表明,对非正面、轻微遮挡的人脸有较高的准确率,并且能快速地检测特定运动对象的表面温度,该方法测量误差在0.2℃内,基本能满足在密集场合下快速筛选运动物体表面温度的要求。     

复杂环境下多尺度行人实时检测方法

作为计算机视觉和图像处理研究领域中的经典课题,行人检测技术在智能驾驶、视频监控等领域中具有广泛的应用空间。然而,面对一些复杂的环境和情况,如阴雨、雾霾、被遮挡、照明度变化、目标尺度差异大等,常见的基于可见光或红外图像的行人检测方法的效果尚不尽如人意,无论是在检测准确率还是检测速度上。该文分析并抓住可见光和红外检测系统中行人特征差异较大,但在不同环境中又各有优势的特点,并结合多尺度特征提取方法,提出一种适用于多样复杂环境下多尺度行人实时检测的方法——融合行人检测网络(FPDNet)。该网络主要由特征提取骨干网络、多尺度检测和信息决策融合3个部分构成,可自适应提取可见光或红外背景下的多尺度行人。实验结果证明,该检测网络在多种复杂视觉环境下都具有较好的适应能力,在检测准确性和检测速度上均能满足实际应用的需求。     

基于红外与可见光图像融合的交通标志检测

针对大多数交通标志检测方法易受光照和天气影响的问题,提出一种基于红外与可见光融合的交通标志检测方法。首先,分别在红外与可见光图像中提取交通标志的形状和颜色特征,对目标进行粗定位,并将结果放入候选组内进行分类与整理;然后,将候选组放入卷积神经网络,对粗定位结果赋予相应的置信度;最后,根据置信度对红外与可见光的粗定位结果进行决策融合,并将融合结果展示在可见光图像中。实验结果表明,该算法对检测环境的变化更加鲁棒,在白天、夜晚和不良天气等多种环境下有效地提高了检测效率,具有良好的适用范围。     

视频信号红外发送电脑检测方法

为了便于视频信号在传输干线上检测 ,我们设计了一种检测方法 ,即在线中继或放大器中加入视频信号检测分支路 ,经放大和模数转换 ,并由加入控制信号的视频数字信号驱动红外发光而发送 ,在相距 10ｍ以内进行红外接收、放大整形 ,经电脑接口进入手提电脑 ,在检测软件协助下可对视频信号多个参数自动检测 ,方便地检查信号是否正常。该方法研究解决了视频信号数字化、红外数字发送方法 ,解决了模拟信号发送不稳定、受环境干扰、温度影响等问题 ,使测量稳定可靠。由于使用电脑测量 ,具有自动、多功能 ,直接有曲线显示 ,可存储、对比和分析等优点…     

透烟雾红外数字全息像的亮度增强算法

红外数字全息具有强穿透性，可以透过烟雾成像，但研究发现在烟雾环境下，红外数字全息重建像存在部分阴影区域，不能满足对成像质量的要求。为此提出了一种透烟雾红外数字全息像的亮度增强算法。该算法首先使用双边滤波器去除图像的散斑噪声，然后利用二值化、边缘提取、形态学算法分割阴影区域，最后使用基于Tent优化的麻雀搜索算法寻找阴影区域与明亮区域的类间方差最小值，实现增强阴影区域亮度的目的。在烟雾环境下进行实验，拍摄一系列红外全息图后，选取一个完整烟雾周期内的六张样本图像进行处理。实验结果表明，经提出的算法处理后，图像的峰值信噪比（PSNR）、均方误差（MSE）和特征相似度（FSIM）值都优于其他图像增强算法，验证了此算法对透烟雾红外数字全息图像阴影区域亮度增强的有效性与优越性。     

内部微缺陷的超声与数字全息成像检测系统设计

微机电系统与微机械零件的内部微缺陷需要高精度、强穿透性的非接触检测技术。目前缺少这样内部微缺陷的检测方法。针对上述问题,设计了超声与数字全息成像的复合系统。该系统结合了超声检测的强穿透能力和数字全息成像技术的高分辨率。该系统包括近场超声子系统、数字全息子系统和同步控制子系统。在近场超声子系统中,产生的近场超声波场穿过样品的内部缺陷,在样品表面形成表面超声波场,再通过数字全息子系统测量和分析这个表面超声波场的瞬态形貌,分析声波场中包含的内部缺陷信息。实验结果表明:该系统通过对超声波场的分析,可以测量出超声波场的瞬态三维形貌,并且可以有效的检测出50 μm的内部缺陷。     

Off‐axis self‐reference digital holography in the visible and far‐infrared region

Recent advances in digital holography in the far‐infrared region of the spectrum have demonstrated the potential use of digital holography in homeland security as a tool to observe hostile environments in which smoke, flames, and dust impair vision. However, to make this application practical, it is necessary to simplify the optical setup. Here, we show an off‐axis, self‐reference scheme that spills the reference beam out from the object beam itself and avoids the need for a complex interferometric arrangement. We demonstrate that this scheme allows the reconstruction of high‐quality holograms of objects captured under visible as well as far‐infrared light exposure. This could pave the way to the industrialization of holographic systems to enable users to see through fire. Moreover, the quantitative nature of the holographic signal is preserved. Thus, the reported results demonstrate the possibility to use this setup for optical metrology.     

数字全息波前准确重建的实验研究

为了得到数字全息图波前的准确重建场,采用常见的波前重建算法进行实验研究和理论分析,得到了物光波通过非单一介质传播时的等效距离,并利用该等效距离修改常用波面重建公式中的相关参量,与柯林斯公式对数字全息图进行重建的结果进行比较分析,发现当物光波通过非单一介质时,采用等效距离修正的重建公式或者柯林斯公式均能得到准确的数字全息再现像。结果表明,采用等效距离对数字全息图进行波前重建的结果与采用柯林斯公式重建的结果一致,此方法能够简化光波通过非单一介质时对数字全息图的波前准确重建。该研究结果可为显微数字全息及数字全息检测应用提供有益的参考。     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。     

基于MSP430单片机的空调过滤网粉尘自动监测系统

为了对空调过滤网上的粉尘进行有效检测,设计并实现了一种超低功耗的粉尘自动监测系统.该系统由空调过滤网检测模块和中心接收处理模块两部分构成.以MSP430单片机为主控,检测模块通过脉冲驱动HOA2498反射式红外光电传感器对空调过滤网上的粉尘进行差分检测,并利用低噪声AD7794模数转换器将微弱的电压信号放大转换成数字量.中心模块接受数字量后进行分析与处理,并通过液晶显示、声光报警和强制关闭空调等方式给出监测结果.经实际应用,该智能监测系统可以实现对空调过滤网上的粉尘进行实时的监测管理,且成本低,功耗低,具有很强的实用价值..     

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题,而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号,利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成,以流水线方式运行,能够实时输出目标的光谱信息,具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点,为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。     

高分辨折反式红外探测系统光学设计

在红外探测中,传统红外焦平面阵列以及单像元扫描式探测器的像元难以分辨更精细的红外光强分布,为了提高红外探测的分辨能力,采用灵敏度高且可以将红外光分布转化为可见光分布的碳纳米管薄膜作为红外激光的接收器,把红外光探测转化为可见光探测,并以此为基础设计了一个折返式的光学成像系统进行红外光高分辨探测。优化并使用柯克式镜组降低了因球面反射镜曲率半径引起的大场曲,从而提高了系统成像质量和分辨率。通过光学设计优化得到了具有高传递函数值（MTF）、低场曲的折反式系统,从而使高分辨率的红外探测系统成为可能。     

基于多核DSP 的微光与红外图像彩色融合系统

针对微光与红外图像彩色融合实时性强、数据量大的特点,提出了一种基于多核DSP 的微光与红外双波段图像实时融合系统。选用Altera 公司带串行收发器的FPGA Cyclone IV 完成图像的采集、预处理和外围设备的控制,采用TI 公司最新的8 核高性能DSP TMS320C6678 完成图像融合。通过SRIO(Serial RapidIO)接口实现两者之间的数据传输,完成双波段图像融合和色彩传递,将彩色图像的颜色信息传递给融合图像。该系统可以实现有效的图像融合和色彩传递,适合双波段视频自然感彩色融合系统应用。     

基于前景—背景可区分性评价因子的运动目标多源协同检测

在多源信息融合中,对不同源信息及处理结果的可信度度量是影响多源信息融合精确性的关键.针对可见光和热红外动目标检测问题,提出了基于F-BDEF的运动目标多源协同检测算法.F-BDEF即前景-背景可区分性评价因子,是一种无基准的运动分割质量评价因子,用来评价不同信息源(可见光/热红外)运动检测结果的好坏.实验表明:与现有融合检测算法比较,该算法具有较高的检测精度,能较好得解决光照突变、阴影、鬼影、低对比度夜晚场景等问题.     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。