多波段红外点目标的夜视成像差异分析

通过分析在夜视条件下短波红外、中波红外和长波红外点目标辐射成像机理,明确了多波段红外成像的影响因素,建立了短波红外、中波红外和长波红外图像点目标的形成模型,并对模型进行分析与仿真实验,揭示了多波段红外点目标夜视成像特性差异的形成机理,比较了多波段红外点目标成像的差异,并且通过实验图像的差异特征验证了这些成像特性差异的存在性,最后得出了多波段红外点目标图像的灰度值存在差异,大气传输影响存在差异以及夜光辐射影响存在差异的结论。     

低照度短波红外图像增强算法

为了拓展非制冷短波红外探测器在弱光夜视观测方面的应用，开展了针对短波红外低照度成像的研究。提出了一种新的图像增强方法抑制图像噪声增强图像细节进而改善图像质量。使用3D降噪（3DNR（3D Noise reduction））算法，将多尺度高斯差分法结合边缘保持滤波器最大限度的分离图像高频信息与隐藏噪声，再针对图像进行自适应灰度映射。实验结果表明：该算法显著地抑制了在低照度下图像的时域噪声，丰富了短波红外图像的细节，改善了短波红外的夜视显示效果。     

EBCCD在凝视测距成像激光雷达中的应用

微光成像器件在微弱光信号下仍具有较高的探测能力和优良的成像质量.介绍了EBCCD在激光主动照明测距成像中的新用途.介绍了基于FM、CW测距原理的凝视测距成像激光雷达的基本原理,和系统基本结构.这种体制激光成像雷达要求微光探测器必须能够实现短波红外微光探测和自混频解调距离信息的双重功能.在对自混频解调实现数学模型简单分析的基础上,讨论了通过调制微光探测器响应度,实现外差混频解调的方法.     

短波红外成像变焦匀化激光照明系统

针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统,分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高,达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统,使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面,照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论,设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成,由凸轮结构实现连续变焦.体积小,结构简单,变焦倍数大.最终实现了2～50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验,对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义.     

采用室温电容传感器的红外成像仪

非致冷红外传感器在空间遥感、夜视、目标识别、热测绘、运动探测等方面都具有很重要的应用。然而, 由于现有非致冷红外传感器的性能还比较低,采用非致冷红外传感器的红外成像系统还难以满足许多应用的     

基于拮抗视觉特性的多波段彩色夜视融合方法研究

以差分高斯函数(DOG)模拟人眼视网膜中的同心圆拮抗特性,分析了基于DOG的ON-中心OFF-周边分离网络(CSSN)平衡方程,发现其有增强反差、突出边缘和压缩动态范围的特点.将CSSN平衡方程应用于夜视图像的增强与融合,取到了保留图像间共有信息、增强互补信息的作用.提出了以CSSN平衡方程为基础的多种彩色夜视融合结构,包括双波段微光、微光/长波红外、中/长波红外、微光/中/长波红外,其中的彩色映射规则用色彩的冷暖突出红外图像的冷热目标、细节丰富的微光图像作为绿色背景.仿真结果表明,这些融合结构均获得了色彩自然的彩色融合效果.     

利用红外转换屏研制短波红外探测器

采用重力沉积技术制备了CaS:Eu2+,Sm3+红外上转换荧光屏,确定了最佳制屏工艺参数,研究了红外转换荧光屏的性能。设计和制作了耦合短波红外CCD 相机,对相机的成像性能进行了试验,结果表明研制的短波红外CCD 相机能够实现对1 064 nm、1 550 nm 等短波红外激光的探测和成像。采用红外转换荧光屏制作红外CCD 相机为短波红外探测器的研制提供了简便、有效的途径。     

一种彩色夜视实时图像融合系统

在彩色夜视图像融合基础上,针对线性组合算法和直接映射算法实时性高的特点,提出了一种基于CPLD的双通道彩色夜视的实时图像融合系统,并阐述了其设计原理,系统的结构、特点和功能.用verilogHDL硬件描述语言实现了相关的算法和设计.实验结果表明,融合图像接近自然色彩,同时能够反映两个波段的图像的特点.该系统可以实现实时的线性组合算法和直接映射算法,将红外与微光或者微光与微光等不同波段组合,是一种简单、高效彩色夜视系统.     

高分辨率InGaAs短波红外成像系统

介绍了一种高分辨率短波红外成像系统的设计与实现方法。采用640×512高分辨率InGaAs短波红外探测器,基于NIOSⅡ的单片FPGA设计并实现了短波红外成像系统,对探测器驱动、数据采集、信号处理等关键技术进行了分析。试验表明,该系统成像清晰、体积小、功耗低、结构合理、性能稳定。     

应用于二类水体大气校正的短波红外推扫成像系统设计

为了对近海浑浊的二类水体水色遥感进行大气校正,采用国产800×2短波红外InGaAs探测器、窄带滤光片和透射式像方远心光学系统研制了1.232~1.252mm和1.630~1.654mm双波段短波红外推扫成像系统。该成像系统具备在轨注入工作参数的能力,可灵活调节成像工作模式。经测试,双波段线阵短波红外成像系统的MTF、信噪比以及光谱响应均达到较高性能,有望提供一种有效的二类水体大气校正手段。     

低照度背景下弱小目标的成像实验研究

无人机等弱小目标具有飞行高度低、反射截面小、热信息弱等特点,尤其在低照度背景下,单一成像方式难以实现对弱小目标的探测和识别。实验对比了可见光成像、微光夜视成像、长波红外成像、激光主动照明成像等对弱小目标的成像效果,目的是研究适用于不同照度背景下弱小目标的探测识别方法。外场实验中,被测目标为小型四旋翼无人机,尺寸为290 mm×290 mm×196 mm,实验环境照度在10?2~10?4 lx之间,作用距离范围0.5~2 km。成像实验结果表明:普通可见光系统无法在环境照度低于10?2 lx时成像;环境照度为10?3 lx时,微光夜视和长波红外热系统的识别距离仅为0.5 km;近红外激光（中心波长808 nm）主动照明与微光夜视结合的主动成像方式可增加对弱小目标的识别距离,同等条件下主动照明成像作用距离是被动成像的3倍。     

基于微光头盔观察、悬挂式红外夜视仪光学系统设计

头盔夜视仪由单波段向多波段图像融合的方向发展。本文对基于微光头盔观察、悬挂式红外夜视仪的技术方案、图像配准精度进行分析并进行光学仿真。首先分析悬挂式红外夜视仪与微光头盔组合使用的工作模式以及图像旋转、圆形视场的设计方案;其次根据悬挂式红外夜视仪的设计指标,对其红外物镜及投影物镜进行光学仿真;第三从悬挂精度、光轴一致性及畸变等三方面分析图像配准精度;最后根据仿真结果及图像配准精度分析说明基于微光头盔观察、悬挂式红外夜视仪的技术方案可行,能达到预期的效果。     

非制冷热成像在夜视技术中的作用和地位

微光和热成像技术是夜视技术的两大组成部分,非制冷热成像技术是红外成像技术的最新成就之一。文中比较了这两种技术的特点,讨论了非制冷热成像技术的优点、发展趋势及其在夜视技术中的作用和地位。     

基于最小欧氏距离的真彩色夜视光谱划分方法

为了得到忠于人眼视觉特性的真彩色夜视图像，根据典型目标夜间光谱特性以及微光夜视系统的成像模型，基于最小欧氏距离原理，提出了一种三波段真彩色夜视光谱划分方法。设置了实验室场景和室外场景，对本文中提出的光谱划分方法与传统光谱划分方法进行了对比实验，并对得到的真彩色夜视图像细节(空间频率)做了分析。结果表明，相对于原始微光图像，空间频率分别提高了61.2%，52.0%;本文中的方法对于典型目标(绿色草木)具有更好的彩色还原效果; 基于最小欧氏距离的光谱划分方法可将夜间可见光分离为三波段，并可有效利用其光谱信息，得到对于典型目标的具有自然感彩色且较原始微光图像信息量更为丰富的真彩色夜视图像。     

面向微光/红外融合彩色夜视的场景解析方法

彩色夜视技术可以将微光/红外双谱图像融合成一幅适于人眼观察的彩色图像,而恰当的场景解析方法能够对彩色夜视图像的内容做出自动化分析,进一步减轻人眼的观测负担。针对彩色夜视场景丰富多变、对算法灵活性要求高的特点,提出了一种可在线扩展的场景解析方法。该方法基于非参数模型,预测景物类别时不需要训练过程,只需要使用数据库中具有语义标记的样本图像, 通过将待解析图像与样本图像进行全局及局部匹配来实现语义标签的传递。而且,数据库可以根据应用场景的不同随时进行动态扩充。实验结果表明:该方法在包含城市、乡野等多种场景的夜视图像上,以及由统计色彩映射、TNO、NRL等多种融合方法得到的、具有不同色彩表征的彩色夜视图像上都具有令人满意的准确率。     

基于微光与红外的夜视技术

以像增强器为主线概述微光成像技术,以红外探测器为主线概述红外热成像技术,分别介绍各自的发展历程、技术特点和发展趋势,并对这二种夜视技术进行了比较,最后介绍微光图像和红外图像的融合技术.     

微光图像与激光助视图像的对比度调制融合

图像融合可以对同一景物不同频谱或其他不同物理效应产生的图像进行处理，改善图像质量。把微光图像作为重要的夜视图像具有对比度小、视觉效果模糊的特点。在双谱图像触合理论的基础上，针对光阴极的光谱响应曲线特点，运用瞬态激光助视的方法，获得了景物在近红外波段的图像。因为近红外激光助视图像与微光图像响应的光谱波段不同，所以两类图像有各自的信息特征。将两种图像用基于小波变换的对比度调制的算法进行触合处理，得到了效果较好的融合图像。该技术对提高投光电视系统的视距与目标识别能力具有重要意义。     

微光视频器件及其技术的进展

微光夜视技术作为当今拓展人眼夜间视觉感知的主要技术之一,在军事和民用领域都有广泛的应用。随着数字图像处理技术的发展,微光视频器件为通过图像处理进一步提升夜视图像质量,为与红外热成像的图像信息融合,为提高夜间对目标探测/识别和场景理解能力等方面提供了广泛空间,成为当前国内外夜视技术发展的重要方向之一。论文综述了微光视频器件发展,分析了电真空+固体微光视频成像器件(如像增强CCD/CMOS(ICCD/ICMOS)器件、电子轰击EBCCD/EBCMOS器件等)、全固体微光视频成像器件(如电子倍增CCD器件、超低照度CMOS器件等)的特点和发展趋势,并结合法国PHOTONIS公司的LYNX计划,对微光夜视技术的发展进行了分析和讨论。     

先进夜视成像技术发展探讨

夜视成像技术是在低照度条件下，将不可见辐射加以转换或将微弱的夜天光进行增强，以实现人眼夜间隐蔽观察的一种成像技术，在夜间侦查瞄准、辅助驾驶、导航制导等现代军事应用中发挥着重要作用。为了确保“单向透明”，充分发挥“拥有黑夜”的技术优势，世界军事强国都投入大量人力、物力开展先进夜视成像技术研究，使夜视装备性能得以迅速发展。 本文作为本期《红外与激光工程》——“南京理工大学”专刊的引子，概要地介绍了夜视成像技术当前的进展与所面临的挑战，并对未来先进夜视成像技术的发展趋势——基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像分别进行了探讨与展望。     

中波1 280×1 024红外成像组件设计（特邀）

随着红外器件和成像技术的不断发展,各种夜视系统对百万像素的中波红外成像组件的需求越来越多。基于国产15 μm 1280×1024中波HgCdTe探测器,以探测器和杜瓦自身包络为基准,突破小体积、轻量化、一体化设计,研制出了紧凑型双FPGA处理平台的百万像素中波红外成像机芯组件,组件尺寸155 mm×95 mm×95 mm,质量为1400 g,支持SDI、Cameralink接口输出;在该平台上实现盲元替换、非均匀校正、降噪、细节增强、动态范围压缩、局部增强等实时图像处理算法,针对传统的红外成像算法提出了基于残差的非均匀校正算法与自适应局部增强算法,提升组件的成像性能。测试试验表明:组件实时输出分辨率为1280×1024像素的高质量低噪声的红外图像,噪声等效温差（NETD）<30 mK,组件满足高温60 ℃,低温?40 ℃工作要求,组件所采用的改进处理算法,最终输出图像提升明显。