红外成像系统的调制传递函数测试

研究了刃边法测试光学系统调制传递函数(MTF)的原理,提出将改进倾斜刃边法用于红外成像系统MTF的测量。考虑刃边倾斜角度的测量误差和噪声干扰会引起红外系统MTF的测量误差,采用Canny算子、直线拟合和边缘扩散函数(ESF)重构行数变动等方法来提高MTF的测试精度;同时针对ESF与线扩散函数(LSF)提出有效的降噪算法来降低噪声对MTF测试精度的影响,从而系统地降低了MTF的测量误差。搭建了实验平台,以红外成像系统的理论模型和实测参数得到的MTF曲线为依据,实验验证了本文方法的有效性,测试分析了刃边倾角的变化对MTF测试精度的影响。实验结果表明:通过本文方法测试得到的MTF曲线的测试精度为0.010,测试重复精度为0.008,刃边倾角保持在2°~10°。实验结果显示:本文方法有效地降低了刃边倾角的测量误差和噪声干扰对MTF测试产生的影响,测试结果具有良好的重复性。     

基于非特定图像的红外成像系统调制 传递函数自动测量方法

机载红外成像系统的性能评估对于战机任务执行效能具有重要意义。 调制传递函数(MTF)是衡量红外成像系统性能 的典型指标。 现阶段 MTF 的测量依赖于特定的图像特征与人工操作,难以实现实时与批量评估。 为此,提出了一种基于非特 定图像的 MTF 自动测量方法,以倾斜刃边法为基础,通过图像刃边检测、目标区域提取以及改进的刃边计算方法,从不含有特 定景物特征的实拍图像中自动获得 MTF 点值,并构造红外成像系统等效物理模型以实现 MTF 曲线的拟合,进一步滤除随机误 差。 最后,以某型号无人机红外成像系统作为验证对象,将实验室测得的 MTF 与基于非特定实拍图像计算的 MTF 进行对比, 两者的绝对误差在 0. 06 以内,证明了方法的可行性与有效性。 该自动测量方法能够较为准确且实时地得到系统的 MTF,为不 便进行地面实验的红外成像系统提供了一种新的性能测试思路。     

凝视型热成像系统信号传递函数测试与分析

信号传递函数(SiTF)是评价红外热成像系统性能的最基本的技术指标之一,该参数能够反映系统的增益、线性度、动态范围、饱和特性及均匀性。介绍了凝视型热成像系统的信号传递函数模型、测量方法和测量步骤,并详细分析了测量此参数时热成像系统工作状态设置,并对其影响给出实验结果。     

红外成像系统的非均匀性实时校正

针对红外相机系统响应非均匀性所产生的竖条纹固定噪声,提出了基于多线程优化的单帧红外图像非均匀性实时校正算法。该算法参考全变分理论的非均匀性校正算法确定噪声与图像输出之间的加性校正关系,建立了描述条纹噪声的数学模型;通过滤波算法将图像分为高频分量和低频分量,运用建立的条纹噪声模型,基于最小二乘法从高频部分中拟合出条纹噪声。最后,使用全变分理论确定的加性关系对图像进行校正。为了提高算法的计算速度,运用多线程技术对算法进行了优化。对提出的算法与MIRE(Midway Infrared Equalization)算法及传统双边滤波算法进行了图像质量评价和性能对比。结果显示:本文算法使图像非均匀性较原图降低了3%;算法效率与MIRE算法无异,系统运行时间在320×256的14位红外图像上为1.5ms/frame,达到了工程标准。     

利用CMOS图像传感器测试成像镜头MTF的实用方法

介绍了一种用CMOS图像传感器测量镜头MTF的实用方法及其实用实例。该方法通过引入参考空间频率,利用在CMOS图像传感器像面上,对被测空间频率与参考空间频率的像素灰度值的读取,能够便捷并且比较准确地测定镜头的MTF值。由于参考空间频率的引入,大体消除了CMOS图像传感器本身MTF对测量结果的影响,从而使测量结果更接近理论运算结果。     

浅谈红外成像探测装置跟踪控制回路设计

主要研究红外成像探测装置跟踪控制回路的设计，并对控制系统在不同输入状态下进行仿真分析，以期取得最优设计方案。     

掠海红外动态点目标图像仿真系统

建立了一套掠海红外动态点目标图像仿真系统。根据红外搜索与跟踪(IRST)系统的图像数据量大、目标数量多的情况,采用软件和硬件相结合的方法解决实时仿真的问题。针对远距离动态红外点目标的特点,以仿真红外点目标、小目标为主,建立了既简洁又符合实际情况的基于高斯分布的背景灰度模型和动态红外点目标灰度生成与运动轨迹生成模型。通过人为调整均值和方差使所产生的仿真背景灰度信号可接近于实际观测到的真实红外图像信号,能用于检测IRST系统对极限背景噪声条件下的信号处理和目标提取能力。该系统的研制确保了测试IRST系统性能指标的有效性,降低了测试成本,缩短了IRST系统的研制周期。     

热成像系统

美国电子物理学公司展出一种名为“绿宝石LR”的用于远距离监视、跟踪和目标信号分析的热成像系统。该系统采用650×512元的大规格碲镉汞焦平面列阵,能够产生全电视分辨力的红外图像。该系统的工作波段为3-5μm,小于25mK的噪声等效温差使其能够探测25km之外的目标。机动的光学元件能够自动聚焦或通过手动聚焦,     

基于红外成像的电气一次设备过热故障检测方法

针对现行电气一次设备过热故障检测方法存在查全率较低的问题,提出基于红外成像的电气一次设备过热故障检测方法。利用红外成像技术生成电气一次设备红外图像,采用阈值分割法对设备红外图像分割,利用相位温差判断法识别与检测设备过热故障,以此实现基于红外成像的电气一次设备过热故障检测。经实验证明,设计方法查全率在95%以上,为电气一次设备故障检测提供了参考依据。     

红外光学镜头的调制传递函数测量

调制传递函数是评价红外光学镜头性能的最基本的技术指标之一。对刀口边缘扫描法测量红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了研究,并对f=50mm,F=1.2波长范围为8~12μm的红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了测量。得到了在几个特征频率下的调制传递函数(MTF)值,并给出了调制传递函数(MTF)的曲线图。     

振动对光学成像系统传递函数影响的分析

摘要：机载或车载成像系统的工作环境复杂,存在大带宽,频率密集的振动,光学成像系统的性能经常受到这些机械振动的限制。 文章从光学成像系统物像相对振动的形式入手,基于刀口理论（线扩展函数）,用光学调制传递函数（MTF）作为评价函数,对各种振动形式对图像分辨率的影响进行量化分析,并分析了各种参数对调制传递函数的影响,为光学机械的强度、刚度、和精度设计提供理论基础。结合工程实际,提出减小振动对成像质量影响的具体措施。     

气象测云红外成像系统的设计与分析

以云层为目标,进行了目标与背景的红外波段分析,分析了气象测云红外成像系统的工作波段,确定了红外成像系统的主要技术参数;进行了基于非制冷红外焦平面列阵（UIRFPA）探测器件的气象测云红外成像系统的光学设计、结构设计与电路设计;针对该系统进行红外图像自适应非均匀校正设计和温度调焦机构设计。     

光学系统MTF测量中的自动背景校正方法

为避免光学系统传递函数(MTF)测量中手动背景校正方法的诸多弊端,提出了自动背景校正方法,这种方法能够准确去除线扩散函数中的背景,并且不受周围环境光照不稳定的影响。将这种方法应用在数字傅里叶法MTF测试中,完成了对镜头MTF的测试。试验结果表明,测试平均误差小于5％。     

环形稀疏孔径结构的研究

介绍环形稀疏孔径的结构,分析环形光瞳的填充因子,并推导出环形稀疏孔径调制传递函数(MTF)的解析式。用MATLAB软件对其进行模拟,并利用Zemax光学设计软件设计环形稀疏孔径光学系统,得到调制传递函数图像,与理论推导的结果相吻合。采用标准分辨率板,在不同填充因子的环形稀疏孔径光学系统下进行模拟成像;利用分数阶微分算子对模拟所得的图像进行图像加强,改善环形稀疏孔径光学系统成像质量。