应用于校正扩展视场偏差的红外成像测量方法

介绍了一种可扩展视场红外光学系统的工作原理,针对系统初始化后由于楔形镜装配误差引起的视场偏差对成像的影响,设计了一种校正该光学系统视场偏差的红外成像测量方法。通过计算机视觉技术在目标运动轨迹测量中的应用,把该技术与红外成像系统进行结合;用红外成像系统对运动目标成像,将目标的运动轨迹视为序列离散点,利用计算机视觉技术对这些离散点进行轨迹检测,并采集这些目标连续运动过程中的离散点图像。后期通过对采集的目标运动轨迹原始图像进行像图像处理,运用编程仿真构造目标的实际运动轨迹,最终完成了可扩展视场红外光学系统视场偏差的校正。结果表明,基于计算机视觉技术的红外成像测量方法能够很好地实现运动目标的轨迹测量。     

基于多视场狭缝的高效信息获取光谱成像系统（英文）

视频光谱成像技术是目前遥感探测发展的一个重要方向,可以实现4维信息获取（两维空间+光谱+时间）,对于动态目标探测等应用场景有十分重要的意义。目前的技术手段是以滤光片方式为主,不具备光栅作为分光元件时的高光谱分辨率优势。基于此,提出了非耦合狭缝阵列扫描光谱成像（uSASHI）和编码狭缝阵列扫描光谱成像（cSASHI）系统,通过增加狭缝数目的方式,实现同一时刻多个视场信息的获取,极大地提升信息获取效率。uSASHI的每个狭缝获取信息之间不会耦合,n条狭缝可以实现n倍的信息获取效率的提升,cSASHI的狭缝按照压缩感知理论排列,可以实现欠采样条件下（采样率α≤1）视频光谱成像,信息获取效率可以提升n/α倍。本文设计的系统最终实现了1024*496*30的光谱数据立方体10 Hz视频光谱成像方式,cSASH实现了更高帧频。所提系统为视频光谱成像技术提供了新的方向,为未来动态目标探测等应用打下了基础。     

转动红外探测器下地面远距离运动目标检测方法

地面远距离运动目标检测是红外成像防御中的关键技术之一。地面远距离运动目标检测指利用红外探测器对远距离运动目标实现自动探测和捕获。由于目标距离较远,在红外探测器上成像面积较小,同时远距离运动目标容易被遮挡,很难将目标从复杂的地面背景中提取出来。提出了一种能够在面阵红外探测器转动的条件下实现远距离地面运动目标检测方法。首先利用图像信息计算红外探测器的运动补偿参数并通过背景更新获取目标一次检测结果,然后采用光流法获取背景和目标的运动信息,通过计算背景和目标之间的运动信息相关性实现目标最终检测。实验采用多种场景对文中算法进行验证,结果表明该方法通过转动红外探测器可以扩大目标搜索区域,利用背景和目标之间运动信息的相关性有效地克服了目标遮挡、目标重叠和视差等问题。     

一种超大视场中红外弱小运动目标的快速检测方法

超大视场红外凝视成像系统具有视场大、被动探测、凝视探测等独特优势,但当系统用于弱小目标检测时,由于背景复杂、噪声干扰、目标信息少等问题,检测的准确性和效率往往不高。本文通过采用超大视场中空时域融合处理的思想,提出了一种基于最大化背景模型进行背景抑制的改进方法。该方法首先通过图像预处理、多帧差分选取研究区域;然后通过改进的背景预测模型检测疑似目标点;最后,利用邻域相关准则判定真实目标。通过实验证明：该方法将原方法中的目标信噪比提高了5倍以上,灰度值提高了10倍以上,而且保留了更多的目标信息。同时目标检测时间减少了50%以上,提高了检测准确性和检测效率。     

基于动态红外图像的飞机姿态识别方法研究

利用成像导引头信息的红外引信可以获得目标由完整到局部的一系列动态红外图像，实现前视探测。飞机姿态识别对成像引信瞄准点具有非常重要的意义。分析了高速交会情况下飞机目标的运动特性，利用遗传算法确定像平面上目标图像的旋转情况和机头位置，以及测距装置提供的距离信息、目标图像的长度及红外探测器的系统参数确定目标的俯仰情况，最后利用弹目交会过程中目标轴线方位角和高低角的不变性实现了飞机飞行姿态的识别。     

一种红外成像系统现场性能预测方法

分析了红外成像系统现场性能预测的传统方法,针对传统方法的不足,提出了一种红外成像系统现场性能预测的新方法。该方法从外场实拍热图像中获取目标和背景的平均温差,然后利用TOD准则和目标概率传递函数,得到目标和背景表观温差与红外成像系统探测识别性能的关系,实现典型目标在外场典型环境下的探测识别概率预测。结果表明,该方法与试验数据有一致性。     

基于共心球透镜的大视场高分辨率红外变焦成像系 统设计

针对凝视型红外成像告警设备中对场景目标进行大视场广域搜索与小视场精确识别一体化的应用需求,设计了一种基于共心球透镜的大视场高分辨率红外变焦成像系统.该系统采用由多层共心球透镜和可连续变焦的独立次级小相机阵列级联而成的二次成像结构,能够有效实现大视场高分辨率无畸变成像.此外,采用全动变焦设计的独立次级小相机阵列在对搜索到的目标进行探测、识别和跟踪的一体化检测的同时保持像面稳定,实现对成像场景的分区域管理.设计结果表明,该红外成像系统在全变焦范围内的调制传递函数(MTF)曲线均接近衍射极限,且变焦曲线平滑,避免了变焦过程中卡滞、冲击等不利现象的产生,能有效实现大视场监测及小视场识别的功能.     

大视场红外凝视系统在靶场探测中的可行性研究

针对目前靶场试验目标丢失后(特别是在发射阶段),红外经纬仪难以寻回的问题,提出了利用大视场红外凝视成像技术进行改善的方案.首先分析了靶场目标的最佳红外工作波段;其次,分析了大视场中靶场目标的成像和运动特殊性;最后,根据靶场的探测性能要求,论证了大视场红外系统的视场大小.综合多项因素,论证了视场角在57.4°～74.65°的大视场红外系统可满足靶场的探测需求,也可改善靶场试验目标丢失后难以寻回的现状,降低了漏警率.     

拼接式全景头盔红外夜视仪系统设计

大视场、轻量化、小型化成像系统是目前各类光电探测设备的发展方向,提出了一种采用4路小口径红外镜头拼接实现全景成像的红外夜视仪设计方案,给出了该全景头盔式红外夜视仪的实现原理。系统由红外物镜系统、图像拼接处理器、OLED微显示器、红外目镜系统组成,确定了全景头盔式红外夜视仪的设计参数,并给出了一个视场可达150°的超大视场红外夜视仪成像系统设计实例。     

共孔径红外/激光复合导引头系统仿真研究

针对空空导弹的末端制导,提出了一种红外成像与激光测距共孔径的复合导引头光学系统设计方案,可对空中典型目标进行精确探测和跟踪。该系统采用被动红外成像和主动激光测距两种模式进行复合制导,被动红外成像可对目标进行搜索和捕获,主动激光测距可获得精确的弹目距离信息。该复合导引头中被动红外成像与主动激光测距共用一套光学系统,既满足目标搜索和捕获阶段的大探测视场需求,又可以利用精确的弹目距离信息提高导弹比例导引的制导精度。     

三角形模型的动态PIR目标轨迹预推算方法

针对热释电被动红外传感器(passive infrared sensor,PIR)阵列构建的四边形模型在目标轨迹测量方面的局限性,提出了利用搭载动态PIR阵列的三感知平台构建三角形感知模型实现对运动目标轨迹测量的方法.单感知平台由4路PIR传感器组成,相邻传感器水平方向间隔90°均匀分布,PIR转速为1O°/s.首先将三感知平台布撒为三角形感知模型,然后对三感知平台上PIR传感器在转动过程中感知到的角度信息进行筛选,最后将筛选后的有效信息结合感知平台自身坐标信息和时间信息,根据相应轨迹预推算法推导出准确的目标运动轨迹和运动速度.实验结果表明,该方法突破了四感知平台的几何形状限制,降低了成本,将预推轨迹的精度从1.5 m提高到了1m,具有较大的理论意义与实际应用价值.     

基于压缩感知的稀疏相机阵列光场采集与恢复

针对积分成像光场采集与基于掩膜的压缩光场成 像中空间分辨率低和视场角小,以及稠密相机阵列光 场采集中硬件成本高的问题,提出一种基于压缩感知的稀疏相机阵列光场采集与恢复方 法。将压缩感 知理论运用到稀疏相机阵列的光场恢复中,从稀疏的相机阵列光场拍摄中恢复稠密的光场。 分别采用 滑动窗口和直接分块窗口两种方法进行光场的恢复,实验结果从1×5的稀疏光场中恢复了1×24的稠密光场,并对实验结果进行了分 析。     

多传感器战场监控系统仿真设计与实现

利用多传感器实施战场监控是当前各国军事采用的先进手段之一,文中首先分析了美国最新的联合监视目标攻击雷达系统,然后详细论述了多传感器战场监控仿真系统体系结构,并设计实施了集合成孔径雷达、动目标显示雷达处理模块、红外探测模块为一体的仿真软件.通过对合成孔径雷达成像结果、空时自适应数据分析、红外探测数据的输入进行数据融合处理,进而获得较好的战场监控与目标识别效果,为现代化战场信息监控提供关键技术支持.     

距离选通技术在运动目标激光主动成像中应用

激光主动成像系统已被广泛应用,但是大多系统都是针对静止目标,在实际应用中对运动目标成像时受到限制。文中首先阐述了针对静止目标的激光主动系统,然后分析了运动目标成像时与静止目标的不同,分析了相对运动和固定焦距的光学系统的离焦效应,构建了3种运动目标激光主动成像体制,最后,在对静止目标成像的基础上,采用红外热像仪在大视场内跟踪目标,测距机实时测量距离信息的方式,建立了基于距离选通的运动目标激光主动成像系统。实验获得了距离500 m,运动速度为5 m/s气球运动目标的图像,突破了合作目标及多点定位的限制,为进一步跟踪快速运动目标提供了借鉴,同时也对运动目标激光三维图像的获取与处理研究提供了基础。     

针对运动目标感知的动静态双坐标探测系统

在被动式红外检测的条件下,针对动态目标探测的可靠性及军事防卫需求,提出了一种动/静态双坐标感知探测系统。静态感知系统是一个标准的二维坐标体系,也是运动目标检测的基准;动坐标感知系统是在水平面内以恒定的角速度在90范围内来回摆动的十字坐标系统,该系统的提出解决了传统热释电红外传感器探测感知距离与视场角成反比的矛盾,实现了全方位战场态势感知的功能。文中建立了感知系统的理论模型和数学模型。经实验验证,该理论切实可行,构建的感知系统稳定可靠,具有一定的实际应用价值。     

Field Performance Prediction Method Based On Contrast Metric Of Target Sub Regions

The field performance prediction of infrared imaging system is an important subject in infrared imaging field. In this paper, a novel method for predicting TA (target acquisition) performance is proposed, which combines the TOD (triangle orientation discrimination) threshold curve with an improved contrast metric based on the temperature in target sub regions. Specifically, the target is first subdivided into some sub regions with different target/background differential temperatures according to its thermal structure distribution. The number of equivalent triangle patterns across each sub region is calculated utilizing its effective size, the apparent temperature difference line, and the TOD curve. Further, the total number of equivalent triangle patterns over the integral target is achieved. Combining the TOD criteria, the target acquisition ranges for different discrimination (detection, recognition, and identification) levels are obtained by solving a set of equations. Comparisons with the preliminary experimental results show that this new TA approach can provide reasonable prediction of field performance.     

红外运动目标轨迹重构动态仿真平台

提出了一种红外热成像视频中运动目标识别追踪以及轨迹重构的动态仿真方法。通过仿真环境中虚拟红外图像的生成方式与成像的基本模型,对得到的图像进行一系列预处理。以空对空场景搭建了基于Gazebo与OpenCV的动态仿真平台,利用平滑约束算法对追踪目标进行实时动态轨迹重构,提出了误差分析模型,并分析出轨迹重构算法的性能以及仿真平台的效能。实验结果表明,该方法针对空对空场景下的红外运动目标轨迹重构具有较好的精度与鲁棒性,对目标的运动模型基本没有约束,同时仿真平台具有较高的运行效能与实时性,普通家用电脑即可实现高于60 fps的实时动态仿真,满足轨迹重构算法性能测试与训练的需求,其核心算法亦可迁移至机载计算平台实现真实场景下的实时轨迹重构。所提出的单路热成像视频中运动目标轨迹重构动态仿真方法对空间目标三维轨迹重建与动态测距定位的研究具有重要意义。     

基于多模型融合的红外序列跟踪算法

作为一种新型图像获取技术,热红外技术能避免光照强度和背景颜色对目标提取的影响。当前利用热红外序列进行目标跟踪的算法大多结合可见光和热红外图像。针对这种局限性,提出了一种纯粹基于热红外序列的跟踪算法。首先,通过改进的码书算法和灰色预测模型,对序列中的背景信息和运动目标的运动方向进行建模;然后,将建模结果结合到压缩跟踪算法中,通过自适应的方法使背景信息、运动信息以及目标特征信息在跟踪过程中互相补充,消除跟踪算法对于可见光图像的依赖性,减少由于目标纹理特征不明显而对跟踪效果产生影响。实验证明,经改进的跟踪算法处理速度快,正确性得到了明显的提高,能更好地适应热红外序列的特点。     

基于多模型判决的红外运动小目标检测算法

针对空中红外运动小目标检测虚警率较高的问题,提出了利用多种模型联合判决来实现红外运动小目标的检测方法.首先依据红外小目标的成像模型特点,采用背景预测算法逐像素判断是否为疑似目标点;然后依据目标知识模型,用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器对疑似目标点进行二次判决,进一步滤除虚假目标点;最后依据运动模型来判断目标点在相邻帧之间的相对运动,筛除掉相对静止的虚假目标点,最终检测结果即为红外运动小目标.实验表明,该方法能有效降低对空红外运动小目标检测的虚警率,可用于强杂波环境下的红外运动小目标检测.