高光谱遥感的发展及其对军事装备的威胁

高光谱遥感融合了光谱分析和成像遥感的优点,可以利用精细光谱特征分析、识别目标的种类和表面状态,给军事装备带来了新的威胁.介绍了高光谱侦察的基本原理和发展概况.分析了高光谱在军事侦察、伪装识别和热红外探测方面的优势,并指出利用植被的光谱特征识别技术可以有效分辨林地背景中的绿色伪装目标;在热红外波段高光谱可以通过探测目标的真实温度和发射率来检测伪装.     

空空导弹多光谱红外成像制导技术研究

从空空导弹红外制导系统的需求出发, 探讨多光谱成像制导技术的研究思路与系统设计方法, 介绍了共光路与分光路多种多光谱光学系统的结构设计, 分析了多光谱红外导引技术中的光谱细分、多光谱红外探测器、系统匹配、多传感器信号融合及光谱特征选取等关键技术。在此基础上给出了一种空空导弹双色成像探测系统实例, 该系统利用共光路系统设计实现双波段红外成像探测, 并针对红外诱饵干扰进行了基于光谱特征的目标跟踪与抗干扰算法, 实验验证该系统具有优于单波段成像导引头的目标识别与干扰抑制能力, 显示出了多光谱成像导引头是空空导弹的发展方向。     

空空导弹多光谱红外成像制导技术研究

从空空导弹红外制导系统的需求出发,探讨多光谱成像制导技术的研究思路与系统设计方法．介绍了共光路与分光路多种多光谱光学系统的结构设计,分析了多光谱红外导引技术中的光谱细分、多光谱红外探测器、系统匹配、多传感器信号融合及光谱特征选取等关键技术。在此基础上给出了一种空空导弹双色成像探测系统实例,该系统利用共光路系统设计实现双波段红外成像探测,并针对红外诱饵干扰进行了基于光谱特征的目标跟踪与抗干扰算法,实验验证该系统具有优于单波段成像导引头的目标识别与干扰抑制能力,显示出了多光谱成像导引头是空空导弹的发展方向。     

红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用

当利用红外探测系统在昼夜热交替时段进行目标探测时,由于探测场景中目标和背景温度差会发生较大变化,使得目标和背景之间的红外辐射差异在这一阶段的某些时刻很可能接近于0,体现在热红外图像中即为目标与背景融合为一体,从而产生红外探测系统的盲区现象,导致在昼夜热交替时段传统热红外探测系统无法有效识别目标。针对这一问题,在分析热红外探测系统在昼夜热交替时段致盲原因的基础上,提出一种基于中红外多光谱的昼夜热交替时段探测方法并研制了原理样机,通过利用不同目标之间的红外光谱特性差异实现热交替时段目标的识别与区分。实验结果表明,红外多光谱技术能有效提高传统热红外探测系统在昼夜热交替时段的目标探测能力,相比同一时刻中波红外宽波段成像,红外多光谱成像中目标和背景的DN值比值平均提高了约18%,能够为全天时红外探测系统的实际应用提供很好的借鉴。     

导弹助推段天基预警探测综述

鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。     

采用长波红外高光谱偏振技术的目标探测实验

偏振探测有利于改善对目标的探测和识别能力,是当前国内外研究的重要内容之一。介绍了长波红外高光谱偏振测量的原理,并通过搭建长波红外高光谱偏振测量系统,开展了对涂漆目标和镀铝目标在不同温度、不同观测角度下的高光谱偏振成像实验,获取了有效的实验数据并进行处理分析。结果表明:温度和观测角度对目标的光谱偏振特性有较大影响,目标表面的红外光谱偏振特性随辐射温度差值及探测角度差值的增大而增大,并具有波段选择性。利用目标温度和观测角度的差异对目标光谱偏振特性的影响,可以进行有效的探测与识别,并为探测器的波段选择提供参考依据。     

中红外AOTF成像仪光谱校准方法EI北大核心CSCD

针对基于中红外声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的光谱成像系统观测运动目标过程存在光谱数据漂移问题,提出了一种基于声光互作用的在线光谱校准方法。根据目标光谱成像位置与驱动频率,构建了逆向光线追迹模型,从而实现了光谱数据的在线校准,满足运动目标探测的实时性要求。该方法能为后续目标检测、识别与跟踪提供稳定且精确的光谱数据立方体。在实验验证方面,利用设计研制的平行光入射的中红外AOTF光谱探测系统,以黑体与中红外滤波片组合作为目标光源,对光谱校准模型开展实验验证。最终实验结果表明,针对位于不同视场处的模拟运动目标,校正后的光谱漂移相对误差均优于4.45%,有利于提升对运动目标光谱探测的应用能力。     

机载热红外高光谱成像仪的光谱性能测试与初步应用

介绍了机载热红外高光谱成像仪样机的低温光谱仪设计特点,为了检测系统的光谱识别能力,在实验室开展了详细的光谱性能测试。为满足气体探测对超高光谱精度的需求,提出了采用CO₂激光器结合高精度单色仪的方法应用于色散型高光谱成像系统。在实验室对氨气气体进行了准确的红外吸收光谱测试,表明系统可用于气体探测及识别。在此基础上,开展了飞行试验,应用结果表明热红外高光谱可以有效开展城市典型建筑物分类、工业化学气体排放种类和形态监测等应用,特别是后者是目前其它光学遥感手段尚不具备的。以上研究和试验结果表明机载热红外高光谱成像仪已经具备了业务应用能力,后续将在仪器辐射定量化精度的提升方面进一步开展研究工作。     

红外高光谱成像的光谱聚焦

文中将光学系统中能量聚焦的概念引申至光谱维,提出在红外高光谱成像系统中通过信号处理获取感兴趣目标与其环境的光谱特征差异,结合调控目标函数得到光谱聚焦调控参数,进而控制成像系统中的可调谐部件自适应调谐到最有利于探测和识别的若干个光谱通道,实现光谱聚焦。文中提出了一种可实现光谱聚焦的系统构型,重点探讨了光谱聚焦的机制和实现途径,给出了关键分系统的技术方案。利用光谱聚焦可以实现光谱自适应探测,提高光谱成像信息利用效率,降低信息处理的资源需求,有助于提高系统的实时性和小型化,对于弹载、无人机载等高实时性、无人参与的应用具有十分重要意义。     

微弱光谱信号的探测与识别

讨论了红外遥感中对微弱光谱信号的检测问题，利用该方法，能在远距离处对目标云团进行有效的探测和识别，本文对探测原理和信号处理等问题作了较为详细的论述。     

Spectrum Illumination for 3— Surface Imaging System

A method using spectrum illumination to reconstruct 3-D bject image is a new concept in the field of computer vision.The design of optical illumination system is crucial this method.Several ways to achieve multicolor spectrum illumination are discussed.A prism illumination system is designed by means of aligning symmetrically the prism at the mid-wavelength(nd=1.806 274)of light path and using reflection collimating lens,cylindrical expending lens and two optical shutters.The relations between deviation angles and light wavelengths are given,and some 3-D reconstruction results are presented.     

Spectrum Illumination for 3-D Surface Imaging System

A method using spectrum illumination to reconstruct 3-D object image is a new concept in the field of computer vision. The design of optical illumination system is crucial in this method. Several ways to achieve multi-color spectrum illumination are discussed. A prism illumination system is designed by means of aligning symmetrically the prism at the mid-wavelength (n d=1.806 274) of light path and using reflection collimating lens, cylindrical expending lens and two optical shutters. The relations between deviation angles and light wavelengths are given, and some 3-D reconstruction results are presented.     

新型红外光学系统的结构特点与技术分析

随着红外探测技术的发展,红外光学系统的作用已不容忽视.在归纳总结传统结构形式的折射式、反射式和折反射式红外光学系统的基础上,分析了现代红外光学系统中离轴三反、二元光学、自适应技术等结构特点,从技术上比较了传统红外光学系统和现代红外光学系统的优缺点,探讨了红外光学系统的发展趋势.对新型红外光学系统的发展具有一定的参考作用.     

共孔径红外/激光双模成像导引头系统研究

针对巡航导弹以及各种对地攻击的灵巧炸弹的末制导段．提出了一种共孔径红外／脉冲激光（IR／Ladar）双模成像导引头系统设计方案,可用于对地面固定目标和各种可重定位（Relocatable）目标进行精确地识别和跟踪。该系统采用了被动红外和主动脉冲激光两种成像模式．以被动红外成像来辅助导引头对目标的搜索和捕获．以主动激光雷达成像来完成对目标的精确识别和跟踪．并且被动红外与主动激光成像系统共用一套光学系统,这样既满足目标搜索和捕获阶段的大探测视场的要求,又满足了目标识别跟踪阶段的高分辨率要求。     

凝视红外成像末制导系统性能测试评估方法

针对国外新一代高速导弹的特点,结合红外成像探测系统要求及其工作环境,开展凝视红外成像探测系统在高速导弹上应用的性能测试和评估方法研究,提出了高速导弹气动光学效应环境的分析与测试方法和气动光学效应下的末制导探测系统性能测试评估方法,并通过风洞试验、数学仿真和实验室性能测试试验进行红外成像末制导系统各项性能的测试,从而全面评估红外成像末制导系统在高速导弹中的应用性能,为开展凝视红外成像末制导系统的设计和优化提供了重要依据和指导。     

基于谐衍射的共轴双波段红外光学系统设计

随着精确制导技术的快速发展,对两个波段的辐射同时进行探测已显得非常重要,对应的光学系统及其设计需求空前增长。文中根据谐衍射透镜的消色差、消热差特性,在各个较低衍射级次上的共焦以及极高衍射效率的特性,在现有金刚石切削加工能力的条件下应用CODEV 光学设计软件设计了适用于-45~+71℃的共轴双波段红外光学系统,该系统在全温度范围内无需调焦其调制传递函数全部接近衍射极限,光学系统无渐晕,并且达到100%冷光阑效率。该红外双波段光学系统结构紧凑、片数少、透射比高,对于提高导引头的探测精度、识别能力、打击精度有质的飞跃。     

成像制导中的红外图像分割算法

采用凝视焦平面阵列(FPA)的红外成像制导技术以其优越的性能在空空导弹中得到了广泛的应用.由于空中飞机目标表面各部位的温度不同,使得红外成像探测装置获得的目标图像的不同部位存在着较大的灰度差异,这给正确分割出目标带来了很大的困难.针对飞机目标红外图像的特点和成像制导技术中图像分割的目的,文中提出了一种有利于目标特征点识别的图像分割算法,它首先对目标红外图像进行阈值分割,然后选取合适的结构元素并利用数学形态学的并行性特点对目标内部的空洞区域进行填充,最后得到比较精确的分割图像,这种分割结果对基于灰度连续性的目标特征点识别算法非常有利.     

基于软件无线电与神经网络的频谱监测识别系统

为了解决目前城市频谱监测工作依赖于固定的监测站、持续性监测能力较差和频谱异常判定人工依赖性高等问题,提出了一种利用软件无线电搭配人工智能的新型频谱监测识别系统。首先利用GNURadio软件无线电平台,实现对某一频段的实时监测,获得所需要的频域数据;再利用一系列预处理手段,优化数据样本;最后,在前馈(BP)神经网络中,对频域状态波形进行识别,确定其信号数量、类型及信号所处信道,可以实现持续性频谱监测和智能频谱状态识别判定,其神经网络识别准确率高达96.1%。该系统可以嵌入手持频谱监测设备,并结合云端服务器持续智能地监测区域频谱环境。     

Group-based spectrum assignment in dynamic flex-grid optical networks

Traditional wavelength switched optical network employing wavelength-division-multiplexing (WDM) technology, allocates constant spectrum band to different kinds of services, which lacks flexibility in spectrum provisioning and thus reduces the resource utilization efficiency. Flex-grid technology, which introduces a finer spectrum granularity and allocates spectrum to different services flexibly according to their required bandwidth, is considered a promising candidate solution to improve the resource utilization efficiency of an optical network. However, since multiple contiguous spectrum granularities are usually assigned to a single service in such flex-grid optical network, the spectrum continuity and contiguity constraints should always be guaranteed, which may induce spectrum fragmentation. With the accumulation of spectrum fragmentation, available spectrum resources decrease, and this will greatly worsen the performance of the whole network, especially in networking. Therefore, spectrum fragmentation is considered a serious problem in flex-grid optical networks and many schemes have been proposed to solve it. These existing schemes, known as defragmentation, can reduce spectrum fragmentation either by rerouting the lightpath or by reallocating the spectrum for a service, which re-optimizes the spectrum resources. However, in the rerouting or reallocation procedure, existing traffic may be disrupted or extra resources, such as alternative spectrum or expensive spectrum convertors, are needed. None of these schemes can solve spectrum fragmentation with both no disrupted traffic and extra resources. It is because all these schemes utilize remedial methods to solve fragmentation problem and either disrupted traffic or extra resources are the cost when they cope with the defragmented spectrum. Different from all the above schemes, we propose a precautionary method to solve fragmentation problem in this paper. By introducing group-based spectrum assignment algorithm into flex-grid optical networks, spectrum resources are sorted into groups and each spectrum group only accommodates one specific kind of services. Since released spectrum can always be reused by the services of the same kind, spectrum fragmentation is prevented from its generation. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm induces no spectrum fragmentations and is suitable to accommodate high-speed services.     

红外图像模式识别的预处理研究

红外图像识别与跟踪是红外成像制导的关键技术之一，在红外图像模式识别系统的实际应用中，图像预处理效果的好坏将直接影响到后续识别算法的复杂程度以及系统的可靠性．基于红外图像的特性分析，提出了红外图像模式识别的预处理过程，并详细研究了滤波降噪、目标增强、图像分割等预处趣技术．具有工程实用价值．