像素融合方法的红外双波段目标模拟器设计

提出了一种基于像素融合法的双波段红外目标模拟器设计方案。方案采用双波段亚波长光栅代替光学薄膜作为滤光片,仅使用了一套景象生成器和投影系统完成双波段红外目标模拟。该方案解决了传统双波段红外目标模拟器结构复杂,生产成本大,能量比无法调谐的问题。首先介绍了该设计方案的工作原理并说明了其可行性,然后基于严格耦合波理论分析了不同参数下亚波长光栅的滤波特性,最后根据双波段探测需求完成了光栅设计。     

基于DMD的长波红外变焦投影系统设计

基于数字微镜器件（DMD）的红外景象模拟器在室内环境下通过模拟真实景物及其环境的红外辐射来测试红外成像系统的性能。为实现基于DMD的红外景象模拟器能够满足不同待测系统的视场角匹配,同时为避免投影系统与照明系统发生空间上的重叠,设计了一套配有分光棱镜的红外变焦投影系统。该系统工作波段为8～12 m,F数为2.7,采用光学补偿变焦方式,可实现50/100/150/200 mm四档变焦。根据四组元系统负组补偿原理及其高斯光学公式对系统光学参数进行计算,选用与参数相近的初始结构进行处理及优化。设计结果表明,各焦距位置在20 lp/mm处的调制传递函数值均接近衍射极限,符合使用要求。     

中长波红外辐射模拟的等效性研究与应用

红外波段成像探测是武器装备的重要应用波段,红外辐射模拟已经成为重要研究课题之一.以中长波红外波段告警和跟踪探测等红外传感设备的功能检测和试验为背景,探讨了红外辐射目标模拟的等效性问题.根据中长波红外波段告警、跟踪设备的使用要求,对目标红外辐射的近距离等效性进行了分析和计算.对红外辐射体的特殊设计与研制进行了探讨,提出红外辐射体应满足高温度、大红外辐射口径、高红外发射率、高温度控制精度等方面的要求.介绍了辐射窗口几何尺寸可变设计,通过更换插片式光阑限定辐射窗口几何尺寸的设计思想.从而实现了中长波红外辐射目标模拟,满足中长波红外波段告警和跟踪探测设备的性能检测和试验等工程应用的需要.     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。     

便携式红外目标模拟器系统设计

为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求,设计了一种便携式红外目标模拟器,选用可切换的黑体光源来进行照明,实现3～5μm和8～14μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm,考虑到中心遮挡问题,采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量,测试结果 PV值为0.356λ(λ=632.8 nm),RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模,利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析,在-10～50℃工作环境下,由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别,对中红外波段可实现实时稳定成像,为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。     

用于分析灰度与温度相关性的红外探测设备

为了解决在某些领域温度不易被测量的问题,一些国内外的研究者决定从图像处理领域出发,研究图像与温度的关系。针对这一问题设计出了一种全新的用于分析图像灰度与温度相关性的实验设备,该设备首先通过控制器对温度进行控制,再利用红外相机记录在不同温度(40℃~100℃)下的红外靶标成像图,然后对靶标成像图进行处理,从中提取灰度值,最后通过比较分析出温度在60℃~80℃范围内红外靶标成像图的灰度值和温度值近似呈高度线性关系,得到相关系数为0.931。结果表明:该设备可以精确地分析出红外靶标图像灰度与温度之间存在的线性相关关系,并且在空气透过率的测量、造纸厂草料自燃研究和电力检查等方面有很好的应用。     

双波段红外探测设备同靶标共航路测试方法研究

针对双波段红外探测设备不同波段的探测要求,利用曳光管双波段辐射特性,提出无人机加载曳光管作为低空移动光电靶,实现同一靶标满足双波段测试要求;通过对无人机航路距离和航向的统筹设计,实现同一个飞行航次满足作用距离和目标数据精度等多个测试项目;文中对目标航迹真值精度进行深入分析,总结出在不同条件下,航路、航向及布站等相关参数的关联和设置方法,为该测试项目组织实施提供充分的技术准备和选择空间。     

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。     

Design of infrared target simulator's optical splitting system based on digital-mirror device

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估.介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想.为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求.     

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.     

基于顶帽变换的红外图像模糊边缘检测算法

红外成像技术广泛应用航空航天、国家防卫、农业工程及医学工程等各个领域,红外图像边缘信息的获取具有重要意义。提出了改进的图像模糊边缘检测算法,首先改变隶属度函数,简化运算量和缩短处理时间。其次,在选取分割阈值过程中引用基于顶帽变换的自适应方法求取不同图像的阈值,使得分割更加准确。实验结果表明,本算法可以保留红外图像更多的低灰度边缘信息,且较传统的Pal-King算法减少了运算时间,可应用于红外目标探测以及红外目标识别等领域。     

红外目标探测距离的估算

红外热成像系统探测距离的估算,对于提高红外系统设计水平,降低成本,缩短研制和生产周期都有非常重要的作用.但是探测距离受很多因素,如目标特性,大气传输、热成像系统参数等的影响,这使得红外热成像系统探测距离的估算难度大大增加.传统的红外作用距离估算一般是将大气透过率视为常数的,这会带来很大的误差.本文考虑了大气气溶胶模式下大气透过率随环境的改变,给出了更为具体的红外目标探测距离的表达式.通过编制程序和查找相关数据,计算了热成像系统对点源和扩展源的探测距离.     

论红外成像系统的最大作用距离

作用距离是描述军用红外成像系统整机性能的一个重要参数。作用距离可以分为探测距离、识别距离和确认距离,其中以探测距离最大。根据红外成像系统、地球曲面和目标之间的几何关系,介绍了一种基于MATLAB的对地观察红外成像系统的最大作用距离计算方法。该值取决于整机所在高度、地球半径和目标高度。整机的实际探测距离或者对待研整机提出的作用距离指标不应该大于此值。     

地面动目标防止红外成像探测的研究

针对目前以空中平台为主的红外成像探测技术,利用专用设备对运动中车辆的红外特征进行了实际测试,相对于传统的红外伪装技术,提出了抑制地面动目标红外特征的新技术,并在实验室进行了小样品的实验测试.结果表明采用该技术可以实现智能伪装,有效地防止空中红外成像探测.     

生命探测中的红外技术

地震生命探测系统的研究在我国灾害生命搜索救助领域中占有重要位置.本文阐述了红外技术在生命探测仪中的应用,研究了双波段红外测温、热释电红外探测原理和新型相位热成像技术,并介绍了典型的红外测温系统、红外报警系统和红外成像系统,为利用红外技术进行生命探测提供理论参考.     

差分原理在液体红外光检测中的应用与算法设计

红外发光二极管及光敏器件的组合设计是一种超低成本液体检测的方案,针对该方案极易受环境光和装置扰动等因素的影响而导致噪声将有用信号淹没的状况,提出了一种毫秒级分时检测净环境光及在红外发射管补偿条件下的混合环境光强的机制,取分时检测数值的二次差分作为液体有无的判断依据。通过实验进行了批量数据采集和建模,并进行了分阶算法设计。结果表明,该方法获得了复杂多变环境中检测结果的一致性,已在静脉输液监护等实际产品中获得应用。     

主动红外技术在实时在线焊缝检测系统中的应用

从焊缝的本质入手，研究焊接过程中焊缝的显微组织和化学成分的变化，进而探讨这些变化对主动红外反射图像的影响．通过理论和实际的分析，得出主动红外技术能很好地应用于工业焊缝的检测．本文提出的检测方法主要是针’对实际的工业应用场合，具有快速、高精度的特点．检测精度为0．1mm，在PC—奔700的计算机上，整个算法图像的分割速度为0．02s。     

红外检测技术在变电站监控报警系统中的应用研究

设计了一个应用于变电站的高速高精度的红外监控报警系统.该系统能稳定工作在高电压、强电场的工作环境下,且具有控制智能化、精度高和实时性强的特点.在实际的应用中取得了良好的效果.     

频率相关分时红外平面检测技术

提出了一种新的相关检测技术，即在频率调制的基础上，实行分时检测，从而实现了频率和时间双重相关．该技术应用于由平行红外线族构成的平面检测系统，能够完全克服直流和相邻辐射干扰，极大地提高红外平面检测系统的可靠性和准确性．     

机载红外搜索跟踪系统有效探测区域研究

针对机载红外搜索跟踪(IRST)系统在实际空战中发现概率过低的问题,论文尝试将作用距离与发现概率相结合,提出了有效探测区域的概念,并分别建立了水平、俯仰两种探测方式下有效探测区域模型;接着讨论了在复杂作战环境下,所建立的模型随发现概率、作用距离、大气透过率、目标飞行速度的变化情况。仿真结果表明,探测区域范围是随着上四种因素的变化而实时变化的,并且在两机相距百公里以上,气象恶劣、目标低速飞行时,有效探测区域仅仅是目标尾后上方很小的一块区域。机载IRST系统可以依据论文给出的变化关系,在探测过程中,动态建立信号视场中检测阈值与复杂因素的函数关系,以提高发现概率。论文为充分发挥机载IRST系统的作战使用性能提供了理论参考。