基于MEMS的红外动态图像生成技术

提出了一种基于MEMS技术的红外动态图像生成技术。利用热传导方程,建立了可见光/红外图像转换膜的理论模型;介绍了可见光/红外图像转换膜制作的工艺流程,制作了一张像元数为512512、像元尺寸为35m的可见光/红外图像转换膜。并利用转换膜构造了红外动态图像生成装置,通过实验对红外动态图像生成装置的性能进行了研究。利用MEMS技术制作的可见光/红外图像转换膜可以工作在红外3~5m和8~12m两个波段。根据实验测得红外图像生成装置的空间分辨率为14 lp/mm,在3~5m波段,所生成红外图像的温度范围为250~440 K,在8~12m波段,所生成红外图像的温度范围为250~400 K。     

动态红外图像生成技术研究

提出了一种被动式红外动态图像生成技术及相关装置.理论上分析了该装置的时间常数、空间分辨率和辐射对比度等参数,并进行了实验研究.实验测得转换器的空间分辨率为6lp/m m ,对比度大于100:1,时间常数～6m s.所得到的红外图像可用于对各种红外成像仪器和设备进行性能检测和标定,以及红外成像仿真实验     

基于MOS电阻阵的红外目标模拟生成系统

为满足红外成像制导导引头的测试和半实物仿真试验,提出了一种高对比度红外面源目标模拟器方案.模拟器包括图像生成计算机、图像修正计算机和MOS电阻阵逻辑控制及驱动器,通过光纤构成分布式系统.图像生成计算机接收弹道仿真计算生成的弹目相对运动参数,生成红外场景图像,通过光纤网传送到图像修正计算机,对数据进行非线性、非均匀性修正,利用机内PCI图像数据传输驱动卡将数据传输到安装在转台上的MOS电阻阵逻辑控制及驱动器;该驱动器产生MOS电阻阵温度控制信号和的时序逻辑,驱动MOS电阻阵产生200Hz的红外图像.该方案已经在成像导引头测试中得到验证,导引头可清晰成像并稳定截获生成的红外目标.     

基于摆停模式的航空大视场面阵热成像技术

针对目前基于单元探测器和线列探测器的红外成像仪不能较好兼顾大视场、高空间分辨率、高温度灵敏度的问题,研制了一套基于非制冷型面阵红外探测器的大视场热红外成像仪,实现了75°大视场、0.4 mrad空间分辨率和50 m K(NEΔT)温度灵敏度指标.建立了面阵摆扫图像畸变校正模型,较好地解决了面阵摆扫图像定位精度低和图像拼接裂缝问题.研究成果对大视场面阵摆扫红外成像技术的发展具有重要的参考价值.     

基于卡尔曼滤波器的传像光纤束位置搜索

为获取超高分辨率图像,设计了一种入端为线阵排列、出端为面阵排列的传像光纤束.利用该光纤束的成像系统在合成目标图像时,需要建立光纤束出端、入端位置坐标表.介绍了一种基于卡尔曼滤波器的算法,对出端光纤位置逐一搜索;搜索光纤位置时区分层内、层间设置不同初始步长,按均方误差最小原则对搜索步长进行修正.算法采用了比对终止边界、标定已搜索光纤两种稳健性措施,‘Z’字型搜索路径提高了算法效率.实验结果表明,搜索算法得到的位置坐标表准确标定光纤位置,提取光纤束耦合的信息还原了目标图像.     

32×32面阵InGaAs Gm-APD激光主动成像实验

近十年来,由于盖革模式APD焦平面探测器在探测灵敏度、空间分辨率和距离分辨率等方面的优势,使得面阵APD激光主动成像技术成为国际上的研究热点。考虑到大气传输特性,InGaAs材料或者HgCdTe材料的面阵APD探测器成为研制首选。在国内自研InGaAs材料的3232像元Gm-APD基础上,搭建了一套1 570 nm激光主动成像实验平台,在成像帧频1 kHz、单脉冲能量2 mJ条件下,获得了外场3.9 km目标的轮廓像,在720 m处能获得目标的清晰表面结构距离像。通过该外场实验,证实了国内自研的面阵Gm-APD探测器性能良好,能够演示外场激光主动成像功能。实验结果表明,1 570 nm面阵APD激光成像雷达成像性能良好,能够实现远距离目标遥感探测,为未来实际应用奠定了良好的研究基础。     

像面编码计算成像实验研究及重构图像的质量评价

针对国产化大面阵红外器件技术缺乏,用红外焦平面探测器获取图像时难以消除自身的非均匀性以及信噪比低,航空航天成像应用中的图像采集、传输、存储成本越来越高等问题.论文引入了像面编码计算成像,首先分析了这种成像系统的原理模型,然后将压缩感知理论应用于计算成像中,搭建成像原理样机,进行非压缩和压缩的计算成像实验.最后在重构的图像质量评价中引入了信号子空间分析方法,进行重构图像的信噪比估计,实验结果表明,这种信噪比估计方法更加准确有效,并且可以以此作为实验结论给出实际压缩成像时需要的合理采样次数.     

红外图像生成技术综述

红外图像生成技术是研制红外成像目标模拟器的核心技术.首先对电阻阵列、光纤阵列、红外射线阴极管、数字微镜阵列和液晶光阀等常用的红外图像生成技术进行了详细介绍,然后对上述五种红外图像生成技术的基本原理和发展概况进行了阐述.通过对这些技术的帧频、分辨率、温度范围、动态范围和光谱波段等性能参数进行比较和分析,得出了电阻阵列是目前国内实用性最强的红外图像生成技术的结论.最后对国产电阻阵列的发展趋势进行了分析.     

红外成像制导仿真图像实时生成系统设计与研制

为了更加逼真地模拟红外目标及战场背景,基于图像生成及显示计算机、硅桥MOS电阻面阵控制计算机系统、128×128 MOS电阻阵列及电源、实时通讯反射内存网络(反射内存卡及光纤)、目标及背景红外图像实时生成软件和MOS电阻面阵控制软件等6部分组成了某红外图像实时生成系统;该系统采用的高速光纤反射内存实时通讯网络、超大规模D/A控制板等使得帧刷新频率达到了200 Hz以上、长线传输不受环境电磁干扰、更易于向256×256MOS电阻阵列扩展等,同时保证了在五轴转台的恶劣环境下可靠工作.     

焦平面编码高分辨率红外成像方法

红外成像系统由于探测器加工工艺的限制,很难通过减小像元尺寸或增加阵元数量的方式实现高分辨率成像.压缩感知理论提供了一种新的提高成像分辨率的方法,在光学系统的焦平面处放置编码掩膜,使得红外探测器得到的图像是被观测场景的压缩采样,再通过稀疏优化算法重构出原始图像.决定图像分辨率的不是探测器的像素尺寸,而是编码掩膜的孔径大小...     

动态金字塔模型的红外图像SR重建

无人机在复杂飞行过程中,因大气气流及光学设备成像等影响造成采集到的红外图像分辨率过低;另外,因各帧图像分辨率不同,基于固定层数分解的金字塔模型在同一区域下的显著图提取结果存在差异,无法借助视觉技术实现无人机目标定位及自主导航。提出一种改进Itti模型下的红外图像感兴趣区域提取及SR重建算法。算法首先引入多特征对红外图像序列进行金字塔动态分层模型构建;然后,针对不同分辨率下的多帧红外图像进行感兴趣区域的动态提取来克服传统Itti算法的不足;最后,提出基于共轭梯度法的目标函数最小化红外图像超分辨率重建算法,对感兴趣区域进行空间SR重建,提高感兴趣区域目标的空间分辨率。实验验证了提出算法的有效性及准确性。     

红外电路故障检测系统

利用红外热成像技术、计算机图像信号处理技术和电子技术,研制了TIP-Ⅰ电路故障检测仪,可对电路故障进行非接触式检测,检测效率高,使用简便,弥补了传统检测方法的不足.介绍了检测仪的工作原理、系统组成及基本工作过程,解决了确定热像头视场尺寸问题,并利用“渐入渐出”的方法实现热图像的拼接,从而兼顾了热像头的空间分辨率和视场尺寸,得到令人满意的电路热图像,便于故障诊断.经鉴定测试和实际使用,对电路故障的诊断率很高,为该检测仪的小型化、实用化奠定了基础.     

红外图像空间分辨率提高方法研究

分别研究了微扫描技术与虚拟电子微扫描技术在提高红外图像空间分辨率方面的原理,指出了纯粹利用微扫描技术的局限性,提出了微扫描技术与自适应虚拟电子微扫描技术相结合的方法,理论和实验结果表明,该方法可以大幅度地提高红外图像的空间分辨率.     

光纤耦合的亚像元超分辨率扫描成像图像处理

遥感成像时,采用六角形排列叠层结构的光纤束耦合图像,微扫描工作方式使目标图像依次通过各层光纤。六角形排列的光纤束邻近层光纤之间的错位属亚像元量级,采用亚像元图像处理能获取超分辨率图像。亚像元处理时,首先分离邻近层光纤耦合的图像,以其中一幅图像为基准对另一图像进行配准处理得到中间图像,然后对中间图像和基准图像进行傅里叶变换。考虑仪器及人眼分辨极限,设定图像信号为带限信号,将光纤束邻近层半个像元的错位转化为两幅图像频谱的相位差,从而确定图像融合的插值函数。实验结果表明,针对光纤束六角形排列的亚像元处理获取了超高空间分辨率的图像。     

一种基于同态滤波的红外图像增强新方法

针对红外图像分辨率低,对比度低,噪声大等不足,提出了一种基于同态滤波的红外图像增强新方法。这种方法首先用自适应中值滤波对红外图像进行去噪,保证噪声不被增强;然后利用同态滤波的原理,对图像细节进行增强。为了克服同态滤波结果所存在缺陷,最后联合使用限制对比度自适应直方图均衡进一步调整图像的动态范围。实验结果验证本文方法对红外图像的分辨率和对比度增强有很好的效果。     

A solid-state infrared image converter

A photoconductor-electroluminescent type infrared image converter panel has been studied through the application of doped CdSe photoconductive powder layers of different thickness to the earlier type of image converter and through temperature operation. The spectral sensitivity extended from 0.7 to 1.2 µm with sensitivity peak at 0.9 µm and the minimum detectable input power density reached approximately 2×10^-10W/cm²for 0.9 µm at 0°C. Projected infrared images are converted to visible electroluminescent images with a resolution of 3 to 8 TV lines/mm and a response time of an order of 1 to 10^-2s, depending upon the photoconductor thickness and the operating temperature. The converter panel may be used as a night vision panel with an additional infrared source. This paper describes a preparation of doped CdSe photoconductor suitable for a photoconductor-electroluminescent device, some of its properties, and the effect of the photoconductor thickness and of the operating temperature on the performance of the solid-state infrared image converter. Converted visible images using experimental panels are also shown.     

Virtex-5 GTP在红外动态场景仿真中的应用

在基于数字微镜器件(DMD)的高帧频高分辨率的红外动态场景仿真系统中,从计算机到仿真板间的图像数据量大,传输实时性要求很高.我们利用FPGA芯片设计了PCI Express和光纤接口,解决了计算机和红外仿真器间的高速红外图像传输.