基于自适应对比度增强的红外小目标检测网络

红外探测系统需要尽早发现目标以便及时拦截,但是红外图像上的小目标检测是一个挑战十足的任务。为了提高检测准确率,提出一种基于自适应对比度增强的红外小目标检测方法。为了利用自注意力机制和卷积各自的优势,设计了一个高效的特征提取网络和一个面向小目标的检测头。同时为了解决实际应用中出现的弱目标,在检测子网络前添加了一个图像预处理子网络,该模块可以自适应地调节图像对比度。在红外空中小目标数据集上的实验表明,提出的方法能达到93.76%的检测精度,与经典的检测方法相比,能够更好地平衡检测精度和召回率,证明了方法的巨大应用潜力。     

320×256中波红外焦平面器件低噪声采集系统设计

根据320×256中波红外焦平面器件内部电路结构特点以及输出微弱模拟信号的特点,系统从低噪声和抗干扰的角度出发,设计了由电源模块、驱动电路、A/D转换电路、数据处理电路、时序控制模块等模块组成的低噪声中波红外焦平面图像数据采集系统.通过噪声测试和成像实验得到,在26℃的室温下,测得的电路噪声为0.1 mV,在1000μs积分时间时系统噪声1.5 mV,各个像元的SNR在62~65 dB之间.     

基于参考辐射源标定的红外成像非均匀校正技术

持续外场工作环境下,红外系统成像的非均匀性会随工作时间、温度的改变而发生飘移,要维持非均匀性校正精度,定标动作需要定期重复,而标准黑体笨重不便于携带,使其不适用于现场定标应用。针对这一问题,介绍了一种基于参考辐射源进行红外图像校正的方法。该方法利用一个精确控温的小巧辐射源,可随时根据需要插入红外成像系统光路中进行非均匀性标定测试,实时修正硬件平台中存储的非均匀性校正参数,从而达到维持校正精度的目的。实验结果表明,所述的辐射源具有较高的稳定性,与环境温差在-10～10 K的范围内温度波动可以控制在0.04 K范围,使用该人工辐射源可以明显降低非均匀性随时间的恶化。     

天基红外动目标检测系统的仿真和评估

为了更有效评估红外探测系统的性能,评估系统的成像质量,根据动目标序列图像的检测原理,结合建模仿真技术,设计并开发了基于Matlab平台的天基红外动目标检测仿真系统,进行了实验仿真.该仿真系统以红外探测成像系统的图像作为输入,对图像进行灰度算法和信噪比分析,反映红外探测系统的成像质量,实现单帧检测以及多帧关联检测,输出检测率、虚警率和目标运动轨迹,并能够对检测算法进行评价.通过探测波段和空间分辨率的研究对天基红外探测系统的谱段选择、空间分辨率的设计有较强的工程应用指导价值.     

基于视觉显著性与对比度增强的红外图像融合

目前传统多尺度分析红外图像融合算法存在以下不足:融合图像的对比度改善效果有限,无法获取图像的某些细节信息;融合规则仅考虑单一特征,故未能突出目标特征.针对以上问题,本文提出一种基于视觉显著性与对比度增强的红外图像融合算法.首先对待融合的图像进行基于自适应引导滤波的多尺度Retinex图像增强,然后利用NSCT对图像进行多尺度分解,最后利用图像视觉显著性融合低频系数,采用基于窗口的系数融合带通系数.实验证明,该算法获得的红外融合图像效果明显优于传统方法.     

基于元学习的少样本红外空中目标分类方法

针对空中红外目标样本数目不足、细粒度分类精度低等问题,提出一种基于元学习的少样本红外空中目标分类的方法.该方法以元学习为基础,结合多尺度特征融合,在减少计算量的同时有效提取不同分类任务之间的共性,再利用微调策略实现对不同任务的分类.实验证明,此方法在提升mini-ImageNet数据集分类精度的同时可减少约70％的计算...     

空间天文望远镜自适应精密稳像闭环控制

针对空间天文望远镜低频段视轴扰动补偿问题,提出了一种基于主动光学技术的自适应精密稳像闭环控制方法。该方法以精细导星仪（Fine Guide Sensor,FGS）为高精度视轴扰动检测器,以四点支撑压电驱动大口径快摆镜机构（Fast Steering Mirror, FSM）为视轴扰动补偿器。首先,采用位置式PID控制器串联积分环节进行精密稳像闭环控制,得到补偿FGS检测出的二维视轴扰动所需FSM的二维摆动角度,进而根据驱动结构转换为每个支撑点的压电陶瓷执行器（Piezoelectric actuators, PZT）的伸缩量。然后,利用基于广义Bouc-Wen逆模型的压电动态迟滞前馈补偿方法进行高精度的压电陶瓷执行器定位控制。最后,根据有监督的Hebb学习规则,利用具有自学习和自适应能力单神经元对PID控制器参数进行调整,从而得到最优控制器参数。实验结果表明,所提控制方法能够有效地补偿空间天文望远镜的视轴偏差,可以将精细导星仪X方向和Y方向的星点质心位置偏差功率谱密度在0～6 Hz频段内积分值分别抑制了98.54%和98.62%。     

FY-3/中分辨率光谱成像仪星上黑体的在轨太阳污染模拟与抑制

对风云三号(FY-3)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的黑体进行了在轨太阳污染模拟,以掌握在轨太阳污染对面源黑体的影响,同时研究了抑制太阳污染的措施。模拟了FY-3卫星轨道及全轨道周期内太阳光的入射角,使用Tracepro软件建立了太阳污染模拟的模型,利用太阳光入射与MERSI的相对位置对太阳污染进行仿真,分析了污染随光谱成像仪扫描镜旋转和卫星飞行位置的变化。最后,根据分析结果设计了太阳污染抑制措施,并对抑制效果进行了仿真验证。结果表明:在扫描镜附近区域设置遮光板,有效地抑制了太阳光的污染,使辐射量级小于0.1 W,整个太阳污染功率下降了97%以上,对黑体有良好的保护效果。另外,提出的方法提高了面源黑体温度的均匀性和稳定性,保证了红外通道星上定标精度。     

并行压缩成像系统的压缩域小目标检测

提出一种适用于并行压缩成像系统的压缩域小目标检测算法,以便省去获得小目标位置信息时进行的图像重建环节,有效降低算法的复杂度。该方法通过并行压缩成像数学模型捕获背景以及待测图像压缩测量值,通过高斯混合模型进行压缩域背景建模,从而获得压缩域前景观测值。然后计算压缩域前景观测值与各压缩域目标位置模板的余弦相似度,根据局部阈值以及压缩域候选目标面积实现目标检测与定位。最后进行了仿真实验,分析了降采样率、测量次数、投影误差以及噪声等对目标检测效果的影响。结果表明:增大降采样率及噪声均会降低检测效果;测量次数对检测效果的贡献是有限的;测量次数为2次或3次时,可以在保证检测效果的同时有效控制运行时间。此外,噪声对检测效果影响较大,因而需要严格控制系统噪声。该方法可以在不进行任何图像重建的情况下实现目标的实时检测。     

压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿与最优控制

为提高空间望远镜精密稳像系统中压电驱动快摆镜(FSM)的摆动精度,对压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿和控制技术进行研究。针对压电迟滞的非对称性以及Duhem模型求逆过程复杂的问题,对Duhem模型中的微分方程进行变换,直接建立Duhem非对称逆迟滞模型作为迟滞前馈补偿器,并利用免疫差分进化算法辨识模型参数。在Duhem逆模型补偿压电静态迟滞非线性的基础上,引入基于优化参考跟踪的线性二次型高斯(LQG-ORT)控制方法进一步提高压电执行器的动态定位精度,采用动态迟滞率相关自回归各态历经模型(ARX)建立状态空间方程,用于卡尔曼滤波器预测状态变量和控制器计算状态变量的最优控制系数矩阵。实验结果表明：直接建立的Duhem非对称逆迟滞模型能有效描述压电执行器非对称逆迟滞曲线,拟合均方根误差为0.635 9 V(0.5 Hz),相对误差为0.79%(0.5 Hz);实时跟踪幅值为24μm,频率范围1～80 Hz的目标位移信号,LQG-ORT算法的跟踪误差为0.065 5μm,相对误差为0.27%。