目标温度对红外迷彩涂料伪装效能的影响

研究了在不同温度下发射率为0.605～0.935的红外迷彩涂层的表观温度和红外图像以及由高、中、低3种发射率涂料组成的三色红外迷彩的辐射对比度随温度变化情况,获得了三色红外迷彩涂料的适用温度范围。结果表明:对于三色红外迷彩涂料,目标与背景实际温差每升高1 K,辐射对比度|C|增大约0.011,即伪装效能随温差增大而降低;当温差超过±20 K时,三色红外迷彩涂层的平均表观温度与背景表观温度之差大于10 K,即涂层几乎没有红外伪装效能。     

林地型伪装网热红外发射率取值分析

在晴朗无风的白天及夜间考察了不同发射率伪装网装饰布（热红外发射率从0.63~0.94)与樟树树冠的辐射温差,并参照可见光变形迷彩设计理论分析了林地型伪装网中间色斑块的发射率取值范围。实验表明,传统林地型伪装网在热红外波段不能满足昼夜与林地背景融合的要求。林地型伪装网要满足强日照下热红外伪装的要求,中间色斑块的发射率必须小于0.63;要满足夜间热红外伪装的要求,中间色斑块的发射率不小于0.83。综合采用发射率可变涂料、降低太阳能吸收率、增强网面对流换热等技术手段可改善林地型伪装网与背景的昼夜兼容能力。     

红外迷彩伪装对发射率要求的数值分析

针对红外迷彩伪装涂层中发射率的取值问题建立了计算模型。推导计算了目标8~14μm的平均发射率εt对目标辐射温度TR的影响,并以4 K辐射温差作为隐身标准,计算分析了目标不同真实温度T对εt取值范围的影响以及相邻斑块发射率差值△εt与固定斑块发射率ε1、目标真实温度T的关系。所得结论对红外迷彩伪装涂层的制备具有一定的指导作用。     

基于辐射对比度的变发射率舰船的红外隐身研究

利用固定发射率的红外隐身涂料无法实现全天候舰船红外隐身。以小于0.04的目标与背景的辐射对比度作为红外隐身的评判标准,通过计算分析目标与背景的红外特征模型,得到了实现红外隐身所需的目标表面发射率变化范围,提出利用电致变色材料来改变目标表面的平均发射率。与固定发射率的普通红外隐身涂料相比,改变发射率后的红外隐身涂料的隐身效率有了很大的改善,基本能满足目标的全天候红外隐身要求。     

红外/激光/可见光复合隐身涂料的研究

本文介绍了红外／激光／可见光复合隐身涂料的研制。制备以半导体的无机复合材料为颜料和合适的粘结剂，得到红外隐身和激光隐身兼容的涂料。涂产在８￣１４μｍ波段的红外发射率为０．６￣０．９４，选用不同发射率的涂料，根据需要进行迷彩图案设计，达到很好的红外变形迷彩效果。涂料对１．０６μｍ波长的激光反射率小于０．４％，使激光测距的最大测程较一般军用涂料缩短近８０％。涂料的颜色分不同亮度的绿色和土黄等系列，根据     

新型热红外伪装体系

针对热红外成像侦察技术对军事目标形成的严重威胁，介绍了三种新机理型热红外伪装体系：1）三色涂料体系，三色涂料以一定形式叠加在军事目标上，利用涂层和孔洞的明暗实现目标与背景在红外及可见光区的融合。2）相变材料体系，将相变材料以微胶囊的形式分散在基体中，利用其发生相变时伴随的吸热效应，对目标产生的热量和目标温度加以控制。3）簇饰物伪装体系，选用低发射率的聚合物薄层材料做成叶簇状物附在常规伪装网上，在移动目标的周围产生空气流，从而达到散热和抑制目标红外辐射的目的。     

基于帕尔帖效应的动态红外迷彩的机理与实现

相关跟踪算法是红外成像末制导阶段的一种重要跟踪算法,针对该算法,提出一种动态红外迷彩伪装技术,该技术是可控的新型红外伪装手段,它是通过迅速降低目标与背景红外图像帧与帧之间相关度,从而使红外跟踪系统对地面目标的跟踪丢失。在分析红外跟踪系统的相关算法及动态红外伪装原理的基础上,研究了一种基于帕尔帖效应的半导体制冷/制热技术和计算机控制技术的动态红外迷彩伪装技术,并研制了一套实现动态红外迷彩伪装的原理样机。最后,对该样机进行了综合测试和深入分析,结果表明:该样机的相邻两帧红外图像的相关系数均小于0.7,且次高峰与最高峰比较相似,因此该技术可以有效对抗红外系统的相关跟踪。     

基于辐射对比度的涂料隐身性能优化与评估

针对目前红外隐身涂料不能最大限度满足目标动态隐身需求以及没有合适的方法评估涂料隐身性能的问题,提出了一种隐身涂料性能优化与评估的方法.首先,以传热模型为基础,模拟计算了目标与背景的表面温度;然后,根据目标与背景的辐射对比度,对单一隐身涂料的发射率、短波和长波吸收率进行了优化设计;最后,定义了迷彩涂料隐身效能的评价参数,分析了多种红外迷彩涂料的隐身效能.研究结果表明:隐身涂料的性能参数经优化后有效提高了目标的隐身效率,从29.2%提高到79.2%;同时,隐身性能评价参数可以用来评估迷彩涂料的隐身效能.     

水性红外迷彩涂料的制备及其表征

为探讨水性红外迷彩在篷布上的实际应用,从颜填料和助剂两方面研制了发射率为0.589、0.761和0.953,颜色分别为土黄、翠绿和墨绿色的红外迷彩涂层材料;采用紫外-可见光-近红外分光光度计、红外热像仪、SEM、TG-DTG等手段对该红外迷彩涂料的可见光-近红外隐身性能、红外隐身性能、表面形貌、热稳定性、柔韧性等其他性能进行表征。结果表明:研制的红外迷彩可见光-近红外反射光谱曲线与背景相似,红外热图分割效果良好,涂层表面形貌、稳定性、柔韧性等性能满足篷布使用要求。     

红外偏振成像在伪装目标识别中的应用研究

红外偏振成像技术可以提高探测伪装或隐身目标的能力。作为对抗红外隐身的侦察手段,它已成为国内外研究的重要内容。通过分析红外偏振成像的进展,提出将红外偏振成像技术应用于目标检测。为了研究伪装目标的偏振散射特征,利用红外偏振成像系统对覆盖和未覆盖军用三色迷彩伪装网的目标场景进行了探测研究。研究发现,红外偏振成像可以作为探测伪装或隐身目标的新途径,其成像效果较好。此外还证明偏振探测技术对复杂背景中低反射率伪装目标的独特识别优势在中红外波段同样成立,而且偏振角成像对伪装网的外形特征非常敏感。     

红外目标隐身的计算机仿真

红外目标能否实现隐身决于（１）目标及其所处背景的红外辐射特性（包括传输介质的特性）和（２）红外系统的探测与识别能力，本文介绍了红外目标隐身仿真的基本内容，论述了目标和背景红外源辐射的仿真建模及红外目标隐身软件系统的设计思想和总体规划。     

An Adaptive and Wearable Thermal Camouflage Device

Thermal cloaking and camouflage have attracted increasing attention with the progress of infrared surveillance technologies. Previous studies have been mainly focused on emissivity manipulation or using sophisticated thermal metamaterials. However, emissivity control is only applicable for objects that are warmer than the environment and lower emissivity is usually accompanied with high reflectance of the surrounding thermal signals if they have nonuniform temperature. Metamaterial‐based thermal camouflage holds great promise but their applications on human subjects are yet to be realized. Direct temperature control represents a more desirable strategy to realize dynamically adjustable camouflage within a wide ambient temperature range, but a wearable, portable, and adjustable thermo‐regulation system that is suitable for human subjects has not been developed. This work demonstrates a wearable and adaptive infrared camouflage device responding to the background temperature change based on the thermoelectric cooling and heating effect. The flexible thermoelectric device can realize the infrared camouflage effect to effectively shield the metabolic heat from skin within a wide range of background temperature: 7 °C below and 15 °C above the ambient temperature, showing promise for a broad range of potential applications, such as security, counter‐surveillance, and adaptive heat shielding and thermal control.     

伪装材料表面偏振散射的几何光学解

散射光的偏振特征可以作为遥感信息来识别目标,给伪装技术带来了新的威胁.文中采用偏振相机在光学与红外波段测试了染料型和涂料型伪装材料的偏振散射光谱,研究了不同探测波段下粗糙材料表面的偏振散射机理.研究结果表明:染料型伪装材料的偏振度很小,当光源以不同的入射角照射其表面时,偏振度基本保持不变;涂料型伪装材料的偏振度较大,且随着入射角的增大,其散射光的偏振度也逐渐升高;材料散射光的偏振度与表面粗糙度成反比,染料型伪装材料具有较大的表面粗糙度,在与入射光的作用过程中多次散射占优,因此,其偏振度很小.利用几何光学理论分析了材料表面的偏振散射机理,分析结果与实验结论相吻合.在一定条件下,伪装材料的偏振散射特征与背景不同,偏振信息在伪装目标识别方面具有重要的军事应用价值.     

利用热红外偏振成像技术识别伪装目标

介绍了热红外偏振测量的原理,采用利用偏振信息在红外图像中识别伪装遮障的方法研制了一台热红外偏振成像仪,编写了偏振信息分析软件。利用该系统对地物背景（土壤）中的不同种类金属目标板及红外伪装遮障进行了热红外偏振成像探测实验。结果表明：在利用热红外偏振探测系统获得的Stokes矢量图中, 地物背景、金属目标板及红外伪装遮障的热红外偏振特性各不相同,并且和其红外辐射强度无关,相对红外强度探测更容易从地物背景中识别出金属目标板及红外伪装遮障。     

基于特征综合的红外动态伪装效果评估

针对红外动态伪装系统,提出了一种基于特征综合的红外动态伪装效果评估方法。根据红外侦测图像的特性,选择了亮度对比度、直方图特征、纹理特征和边缘形状特征等四种特征指标,分别统计背景图像与伪装图像之间四种特征的相似度。四种特征相似度在综合评估过程中所占的比重不固定,特征权重分配依据伪装图像特征序列数据的信息熵的大小决定。最后累加单幅伪装图像的四种特征值与特征权重的乘积,作为该幅图像的综合评价结果。在红外动态伪装系统上进行了试验,通过采集背景图像和序列伪装图像,验证了效果评估算法的可行性和有效性。红外动态伪装效果的评估结果可为优化伪装设计算法提供数据支撑。     

EPDM基红外隐身涂层耐热性及使用寿命预测研究

从发射率变化的角度建立了红外隐身涂层失效的评价标准.根据Arrhenius公式研究了涂层寿命的估算方法.采用IR-2型发射率测试仪,测试了低红外发射率EPDM/Cu涂层在不同温度下发射率的变化,得出了涂层的最高耐受温度,并预测了涂层在不同Ma数的飞机蒙皮上的使用寿命.结果表明:涂层的最高耐受温度为523 K;涂层在1 Ma和1.5 Ma的蒙皮上的寿命分别可以达到4.91×103h和3.78×104h.理论计算结果与实验结论比较符合,这表明此预测方法在实际应用中有一定的普遍性,能够比较准确地预测红外隐身涂层的使用寿命.     

基于红外光谱偏振度对比度的涂层材质识别研究

为了降低材质红外识别的正确率,较常用的方法是通过在材质表面涂覆涂层,以改变材质的表面发射率。首先通过基于微面元理论的目标材质表面红外辐射偏振传输模型的Stokes表达式,推导分析了目标材质表面发射率对目标材质表面红外偏振特性的影响,结果表明:目标材质表面发射率的改变不影响其表面的红外线偏振度特征;其次,针对材质表面发射率与红外偏振特性的不相关性,文章提出基于光谱偏振度对比度检测涂层材质的方法,并通过相同基底不同表面发射率的涂层材质、不同基底相同发射率的涂层材质的红外高光谱偏振成像特性进行了验证分析,结果表明:改变涂覆材料表面发射率并不影响材质表面的红外光谱偏振度特征;基底材料不同,即使目标材质表面涂覆相同发射率涂层,其表面的光谱偏振度特性将比光谱辐射亮度具有更明显的差异性,研究成果可为红外伪装材质检测识别提供新的途径和方法。     

红外照射条件下目标和背景的亮度融合

从目标和背景亮度对比度的角度出发,构建了红外照射条件下目标和背景的亮度融合模型,得出了亮度融合的条件。针对红外探测中不同组合的目标和背景,探究了红外照射条件下亮度融合的适用对象,并进行了仿真验证。结果发现:通过红外照射的方式实现目标与背景亮度融合的方法,适用于与背景相比具有高发射率的亮目标和低发射率的暗目标,特别地,对于温度与背景相等的目标,实现某波段上与背景亮度融合的辐射照度等于温度为T(T=Tt=Tb)的黑体在该波段上的辐射出射度。最后,通过红外照射系统照射不同组合的目标和背景(亮目标和暗目标),一定程度上实现了中红外波段目标和背景的亮度融合,验证了理论的有效性。