双视场手持热像仪红外望远镜系统技术研究及工程应用

针对手持热像仪较普通热像仪的特殊要求,设计了一种适用于手持热像仪长波双视场望远镜系统,该系统变倍比为2.5倍,采用ZOOMING型轴向移动变倍方式,采用一片透镜即可实现变倍、调焦及温度补偿功能。优化了系统光机电设计,符合手持热像仪高性能、高集成、小型化、轻量化的要求,并通过了工程实际应用及外场验证试验。     

一种新型非制冷焦平面双视场红外光学系统

提出了一种新型用于非制冷焦平面探测器的长波红外双视场光学系统,该系统工作波段为8~12 μm,焦距为40~150 mm。采用轴向移动变焦方式,变倍透镜组可实现变倍,调焦及温度补偿功能,简化了系统机电设计,具备结构紧凑、质量轻、便携等优点,并用CodeV光学设计软件进行了像质补偿。     

长波红外连续变焦光学系统的设计

红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标的优点,在军事上被广泛应用于红外导航、红外侦察以及红外制导等方面。近年来,随着红外光学技术的长足发展,对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。针对320×256凝视型焦平面阵列探测器,设计了长波红外连续变焦光学系统。其工作波长范围为8～12μm,F数为2.5,变倍比为10:1。并用光学设计软件CODE V进行了仿真计算和像质评价,系统在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围内调制传递函数在0.35以上,接近衍射极限。设计结果表明,长波连续变焦红外光学系统具有变倍比大、分辨率高、体积小、像质好等特点,可应用于众多光电探测领域。     

非制冷焦平面热像仪用双视场红外光学系统

介绍了一种用于非制冷凝视焦平面探测器的长波红外双视场光学系统设计实例,该系统工作波段为8 m～12m,变倍比为3倍,采用轴向移动变焦方式.变倍透镜组可实现变倍、调焦及温度补偿功能,简化了系统机电设计,具备体积小、重量轻、功耗低等优点,并用ZEMAX光学设计软件进行了像质评价.     

折射/衍射混合长波红外连续变焦光学系统设计

为了提高图像的分辨率,提高红外系统的探测距离和探测精度,满足多种条件下的使用要求,基于最新的非制冷型384288凝视型焦平面阵列探测器,设计了折射/衍射混合长波红外连续变焦光学系统。系统工作波长为8～12 m,F数1.5,变倍比25:1。设计过程中,系统引入衍射面构成折/衍射混合结构,校正色差和高级像差,减少了透镜的使用数量,简化了系统结构。最后利用CODE V 光学设计软件进行了优化设计和像质评价,设计结果表明,系统在探测器的Nyquist频率（20 lp/mm）处,所有变焦距位置和视场的MTF值均大于0.4,接近系统的衍射极限。系统具有变倍比大、分辨率高、像质好、结构简单等特点,可应用于众多光电探测领域。     

长波红外连续变焦光学系统设计

针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二次成像系统和一个反射镜构成,具有100%冷光阑效率。工作波段为8.7～11.7μm,F#为2.0,变焦范围30～300 mm,工作温度-30～50℃,在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围和温度范围内MTF>0.45,接近衍射极限。具有像质好、分辨率高、结构紧凑、质量轻便等优点。     

长波红外变焦光学系统设计

针对像元尺寸为17 μm×17 μm的 非致冷型640×480元探测器,基于补偿组兼顾调焦群作用的Varifocal 结构,仅用4片透镜就设计出了一种变倍比为6×的长波红外连续变焦光学 系统。针对低成本、高透波率的指标要求,通过理论计算得到了初始结 构,并用CodeV软件对其像差进行了优化,最后针对设计结果进行了 凸轮曲线求解和像质评价。结果表明,当 工作在8~12 μm波段时,在相对孔径1.4 : 1保持不变的条件下,该系统实 现了焦距从20 mm到120 mm的连续变焦,而且空间频率20 lp/mm处的调 制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值均大于0.5。通过样机实测发现,该系统 具有变倍比大、结构紧凑和分辨率高等特点,因而适用于红外监控设 备。     

四片式非制冷长波红外热像仪双视场光学系统

介绍了一种用于非制冷凝视焦平面探测器的长波红外双视场光学系统设计实例,该系统工作波段为8～12 μm,变倍比为2.5倍,采用轴向移动变焦方式.引入一个衍射光学元件,减少了光学零件的数量,减轻了系统质量,具有成像质量高、体积小、重量轻等优点,并用ZEMAX光学设计软件进行了像质评价.     

20~×长波红外连续变焦光学系统设计

针对384×288长波量子阱焦平面探测器,设计了一个变倍比为20×的长波连续变焦光学系统,其工作波长范围为8～9 m,F数为3,可实现18.5～367mm的连续变焦。该系统由机械补偿变焦物镜和二次成像系统组成,包括6片透镜和2片反射镜,具有大变倍比、高分辨率、小体积、高像质等优点,并用ZEMAX光学设计软件进行了仿真计算和像质评价,在奈奎斯特频率20 lp/mm处,系统全焦距范围内的MTF接近衍射极限。     

5~×光学补偿长波红外连续变焦物镜系统

介绍了一个变倍比5×的长波红外连续变焦物镜系统的设计结果,该系统采用光学补偿的变焦方式.光学系统的F#和探测器的相匹配,恒定为2,冷屏效率100%.对4个视场严格校正了像差,各个视场的MTF曲线均接近衍射限.采用二次成像方式对光学系统的横向尺寸进行了约束,通光孔径被约束在(0)134mm以内.为了进一步减小系统的轴向尺寸,对系统的光路进行了折转.光路折转两次后,系统的体积约为290mm×165mm×140rnm.     

中波红外连续变焦机构设计分析

红外系统对目标进行搜索与探测时,对连续变焦光学系统的需求日益增强,其中一个措施就是改变两个或两个以上透镜在光学系统中的位置,从而改变光学系统的焦距。根据某中波红外光学系统的设计特点,对连续变焦机构的导向机构和凸轮机构进行了详细分析,给出了设计要点和设计结果。试验结果表明:该机构运行平稳、可靠、精度高,光学系统的成像质量高。     

一体化摄像机变焦控制系统的设计

研究了一体化摄像机光学镜头中变倍电机和聚焦电机的控制原理,实现了步进电机初始位置检测、图像变倍时变倍电机与聚焦电机的配合驱动.为了适应不同物距的变倍跟踪,提出了一种改进的灰度差分自动聚焦算法,计算当前图像的聚焦函数值并采用爬山搜索策略实现了图像的自动聚焦.整个系统采用VHDL实现,并在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板上验证.     

基于FPGA的高分辨实时监控图像缩放设计

介绍了一种基于图像的双三次线性插值缩放算法的设计方法,并通过FPGA验证了设计的可行性.重点讨论了视频缩放的插值算法,对两种实现方法在硬件资源利用率及实施效率方面进行了比较并论证了块状插值实现方法的优越性.最终设计实现了高分辨率实时视频图像的缩放.     

两种新图像放大算法研究

对两种新图像放大算法,增强系数小波放大方法和带中值滤波的邻域交换内插方法进行了研究。通过主观视觉评价和客观比较发现,增强系数小波放大方法在处理一般图像时效果较好,带中值滤波的邻域交换内插方法在处理文字时效果较好。分析了原因,提出了根据图像特征选用放大方法的构想。     

基于NiosII的CZT频谱细化算法仿真实现

文中介绍了线性调频Z变换（CZT）的原理,针对工程中对CZT频谱细化算法实现难的问题,提出了一种嵌入式处理器（NiosII软核）设计方法,结合Nios IDE平台,在FPGA开发版上进行仿真实验,实现了在指定频率范围内对某电力基频信号的CZT频谱细化分析。实验表明,该方法具有设计简单、可靠性高、实现效果好等特点,具有一定的实用价值。     

一种新的图像实时放大技术

该文提出了一种视频图像整数倍放大的实时插值方案一改进的像素填充插值法,给出了其基本原理及软、硬件实现方法.与重复插值法、线性插值法、像素填充插值法和小波放大法等进行了比较,并给出了放大后图像的主观和客观评价。结果表明改进的像素填充插值法的效果明显优于其他实时放大方法,且其硬件实现并不复杂,可用于视频图像实时放大的软、硬件设计。     

基于熵变分的图像放大模型

针对传统图像放大处理过程中出现的边缘模糊和噪声干扰问题,分析了Tikhonov正则化模型对带噪图像放大处理的缺陷.在最大后验估计(MAP)和熵理论基础上,提出了一种基于熵变分的带噪图像放大模型及其算法.该算法利用图像像素点梯度信息自适应的各向异性滤波处理,在较好的保持图像边缘锐度的同时有效地克服了图像噪声的影响,理论分析和实验结果皆表明此算法的有效性.     

基于定向拉普拉斯模型的图像放大方法

针对传统插值及PDE模型放大方法的缺点,提出一种具有边缘增强作用的基于定向拉普拉斯模型的图像放大方法。该方法以传统插值放大方法为初值,然后经边缘增强的定向拉普拉斯PDE方程反复迭代的扩散作用实现图像放大。实验结果表明,该算法是一种有效的保持边缘和细节的图像放大方法,在客观指标和主观效果上均优于传统双线性插值和P-M方程的方法,是一种有效的图像放大算法。     

一种基于Sobel算子和混合有理插值的图像缩放方法

为改善图像缩放质量,提出一种基于Sobel算子和非线性混合有理插值的图像缩放方法.将Sobel算子应用于图像的轮廓提取,利用二元Newton-Thiele型向量连分式建立有理插值曲面,然后对插值函数进行重采样,按要求实现图像缩放.实验结果表明,该方法能有效应用于数字图像的缩放处理,具有计算简单、易于编程实现等优点,是一种较实用的方法.     

基于剪切波的变分图像放大方法

针对图像放大的Chambolle 变分模型会出现阶梯效应的现象, 文中提出了一种基于Shearlet光滑分解空间的变分模型。利用有界变差空间和Shearlet分解空间的关系,特别是Shearlet分解空间的半范与加权Shearlet系数之间的等价关系,将所求的变分问题转化为基于Shearlet域的变分问题,其解归结于简单的Shearlet阈值。实验仿真表明,该方法放大后的图像有效地消除了阶梯块效应,保持了更多的细节,具有更高的峰值信噪比。