基于FPGA的成像光谱仪多通道实时光谱识别设计

实时光谱识别是目前干涉式成像光谱仪领域研究的热点问题之一,其难点在于复原光谱数据量大及对识别算法的实时性要求高。基于FPGA器件设计了一种基于光谱角匹配(SAM)算法的干涉式成像光谱仪多通道实时光谱识别系统。该系统将多个不同的参考光谱分别存储在其对应通道的存储器中,根据SAM算法实时计算输入光谱与各通道参考光谱之间的光谱角,通过对各通道输出的光谱角进行比较而实现光谱的实时识别。仿真结果表明,系统在Xilinx芯片XC7A100TFGG484-2上对复原光谱进行实时有效识别的运行频率可达100MHz。系统以流水线方式运行,具有速度快、体积小、便于升级等优点,为干涉式成像光谱仪实时光谱识别的工程实现提供了一种有效的技术途径。     

基于LCTF的水下光谱成像系统研制

水下光谱成像技术在水下目标物识别、海洋生态监测等领域有着重要作用。基于实际工程使用环境设计了基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的水下光谱成像系统。该系统通过采用LCTF作为滤光结构以获得水下目标物的光谱信息。水下光谱成像系统在宽光谱LED光源的照明下,进行水池实验获得了目标物在波长400~700 nm之间的31个通道光谱图像。对水下具有相似颜色的不同物体的光谱信息进行了讨论和分析,结果表明:该系统有助于水下目标物识别和分类。在海试中对珊瑚进行了原位观测,成功获取了珊瑚礁的水下光谱图像。该系统有望应用于海洋遥感、海洋生态环境监测等领域。     

光谱识别技术在红外制导方面的应用展望与分析

在介绍国外光谱探测及识别技术现状的基础上,针对光谱识别技术在红外制导方面的应用前景和趋势进行了分析,阐述了该技术在提高制导精度、抗干扰、降低成本、提高现役武器性能方面的优势和可行性;探讨了红外光谱目标识别技术的机理和方法,特别对红外光谱目标特征、光谱识别模式方法、光谱探测技术途径和整个系统需要突破的关键技术方面给出了自己的见解,提出了几种红外制导光谱识别技术方案,为今后开展相关技术研究和开发打下了基础。     

基于红外多光谱图像相关性的自动目标识别算法

提出了一种基于红外多光谱图像相关性的自动目标识别新算法．根据目标、背景和干扰物的红外多光谱特征信息(辐射强度、光谱分布)构造出目标场景的红外多光谱特征矩阵；采用最大距离法分割图像，融合空间和光谱信息重构出研判目标的红外多光谱特征矩阵；根据研判目标的光谱辐射差异特性建立了红外多光谱图像相关识别准则．实验表明，该识别算法正确可行．     

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题,而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号,利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成,以流水线方式运行,能够实时输出目标的光谱信息,具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点,为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。     

基于成像光谱技术的主动段弹道目标检测与识别方法

弹道目标检测与识别问题是天基红外预警系统的核心难题之一。针对主动段弹道目标的检测和识别问题,分析了传统的基于空间和时间特征信息的弹道目标检测与识别方法。利用目标辐射空间与光谱的一致性,提出一种基于成像光谱技术的主动段弹道目标检测与识别方法,将空域目标检测和谱域目标识别两个环节进行联合处理。实验证明,该方法应用于复杂背景下低信噪比的红外弱小目标图像序列能得到较理想的结果,算法检测概率高、虚警概率低、具有较强的实时性。     

基于光谱特征增强的高光谱图像地物目标识别

在地物识别过程中,目标光谱特征不明显是制约识别算法性能的一个重要原因,当图像中存在与目标光谱特征相似的背景杂波时,算法性能会受到很大影响.针对这一问题,提出了一种基于光谱特征增强的高光谱图像目标识别方法.利用多分辨率分解和非线性变换突出了未知光谱与标准参考光谱间微小的光谱特征差异,实现了对未知目标的识别.实验结果表明,相比于未进行光谱特征增强的方法,方法能够很好地分辨出不同地物间微小的光谱特征差异,同时有效地抑制了图像中背景杂波的干扰,具有更好的识别能力.     

基于包围盒约束光谱聚类的红外目标识别算法

在红外成像过程中,目标边缘模糊化是影响红外目标识别效果的关键因素,也是红外目标识别算法的研究重点,故在光谱图像中合理补偿目标几何特征信息成为研究热点之一。结合包含目标几何特征信息的包围盒作为约束条件,对红外光谱图像进行分层限定滤波,降低原有图像数据中目标几何外形数据的丢失,提高目标可识别性。设计了在包围盒约束条件下的光谱聚类算法,设置参数η表征待测军用车辆目标的几何信息,设置参数m表征待测军用车辆目标的光谱特征信息。实验采用TEL-1000-MW型红外成像光谱仪获取多光谱图像,通过改变m和η值调整光谱特征值个数与包围盒范围,从而获得不同的目标识别图像。并与传统方法对同一幅红外目标图像的识别效果相比较,结果发现采用包围盒约束的待测目标图像几何边界信息保留效果明显优于传统方法,当m=10、η=0.7时,红外图像的目标识别效果最好,同时算法收敛速度也最优。由此可见,该算法在提高红外目标识别能力、避免误判伪目标和漏检目标方面具有很高的实用价值。     

多光谱成像技术及其在生物医学中的应用

多光谱成像(MSI)融合了光谱技术与成像技术,可并行获取探测目标的光谱特征和空间信息。由于采用非侵入式的成像方式,该技术在生物医学领域有很多重要的应用。介绍了多光谱成像的基本原理与技术发展,并从病理研究、手术引导、生物识别等三个方面对其应用进行简要综述。     

红外多谱段小目标识别方法

随着红外诱饵技术的不断发展,对传统的小目标识别提出了新的挑战.通过对飞行目标和红外诱饵光谱特征的分析,利用红外多谱段图像对天空背景中具有伴飞诱饵干扰的小目标进行识别.提出了自适应阈值分割和能量相关滤波相结合的方法对图像进行预处理,再利用光谱角算法对疑似小目标进行识别,增加了目标识别的可靠性,降低了算法的复杂度.与传统的单波段目标识别跟踪算法不同,该算法从光谱特征差异性角度对目标进行识别,识别概率高,运算量小,为红外小目标识别提供了新的解决办法.     

污染云团红外被动遥感与自动鉴别报警系统

已研制完成了一套被动红外污染云团遥感报警系统。由加装了分步扫描望远系统的富里叶变换干涉光谱仪（ＦＴＳ）、光谱自动鉴别器（高速数字化信号处理器）和控制计算机构成。在总控程序管理下，系统以并行流水作业方式运行。结果证明：系统有高灵敏度、高正确鉴别率、极低虚警率和运行正确稳定的特点。     

一种多谱段红外成像光学系统设计

为提高红外远程目标探测识别能力,除了增加焦距和有效口径等传统措施,还需要进一步获取目标的多谱段信息,从而将具备不同辐射特性的目标和背景区别开。本文提出了一种采用多谱段分区红外探测器和棱镜旋转像移成像光学系统,将同一目标的红外辐射能量会聚到探测器不同谱段区域进行成像,从而获取同一目标的多谱段成像信息。该系统采用同轴反射式光学系统,具备8个不同谱段分区的两支红外探测器,通过棱镜旋转实现同一目标的8个谱段信息获取。系统焦距520 mm,有效口径200 mm, F数为2.6。光学系统结构紧凑,棱镜旋转与探测器成像实时对应,不存在成像延迟和像旋,具有口径大、焦距长、谱段多等特点,满足系统高分辨率、长作用距离、多谱段信息获取等要求。     

弹道导弹中段防御系统目标识别仿真研究

通过分析美国陆基中段防御系统的系统配置和工作流程，设计了弹道导弹中段防御系统目标识别的总体结，构，确立了导弹防御系统中的识别模块及识别方案，模拟防御系统对威胁目标群进行综合识别的过程，并对识别效能进行评估。仿真系统采用了面向对象的程序设计方法实现。     

基于分辨力增益的综合识别传感器管理方法

为提高目标综合识别的效能,需对综合识别系统中多种传感器资源进行科学管理.在分析综合识别中目标优先级和传感器使用约束条件的基础上,建立了利用分辨力增益作为传感器资源管理优化准则的目标函数,提出了利用传感器混淆矩阵的预测分辨力增益计算方法,并将粒子群优化算法引入传感器-目标分配NP- hard问题的求解中.仿真结果表明该方...     

光电混合综合判别相关器自动跟踪系统

在本文中，作者回顾了综合判别函数基本理论，简要地介绍了用ＳＤＦ实现畸变不变相关的的技术途径。在此基础上，成功地将ＳＤＦ相关器应用于目标跟踪，并利用ＳＤＦ相关器构成了一个自动跟踪实验系统。实验结果证明：该系统具有比较好的收敛性和跟踪性能。     

基于形态小波变换的红外图像目标检测方法

文中提出了一种基于形态小波变换的海空背景下受强杂波、噪声污染的红外图像目标 检测算法。算法利用了小波变换的多分辨率、多尺度特性,将要检测的图像分解到不同频率的多个尺度上,再采用形态学的背景估计和形态滤波技术,对分解后的子图像进行处理、小波重构。仿真实验表明,该算法可较强的抑制云层、海浪以及海天线的强杂波背景和强噪声的干扰,可检测出信杂比(SCR) 为2 的目标,适用于舰载红外警戒系统。     

离轴反射式目标模拟器

针对多谱段复合光电设备在调试过程中,同轴目标模拟器存在次镜遮挡、激光红外分时使用、体积大重量重以及装调效率较低等问题,对目标模拟器进行了优化,提出一种新的目标模拟器。采用离轴反射、分光成像方案保证目标模拟器接收、发射的各个波段光线具有高精度的光轴一致性,同时降低目标模拟器本身的装调和标定难度;采用多波段复合激光衰减片方案实现激光/可见光和红外谱段同时工作使用,显著提高调试效率,同时解决了激光散斑的问题,提高了光轴调试精度;最终实现光轴一致性调试精度在1个像素以内。     

A general E-pulse scheme arising from the dual early-time/late-timebehavior of radar scatterers

A duality between the temporal late-time response and the spectral early-time response of a radar target is used to form the basis for a general E-pulse technique. Examples, using the ultrawide-band measurements of an aircraft model, reveal that E-pulse cancellation is possible both in the time domain for the late-time component and in the frequency domain for the early-time component. Applications to radar target discrimination and clutter cancellation are described, and the aspect dependence of early-time discrimination is investigated     

基于结构光投影的光电混合系统

提出一种基于结构光的光电混合系统。为提高相关识别率,把结构光和基于SDF的相移功率谱相减的联合变换相关器结合起来,完成相关识别。该系统兼有物体的灰度信息和形廓信息,是一种具有广阔应用前景的图像识别系统。     

天基观测条件下复杂环境对空中弱小目标可探测性的影响

针对天基观测复杂环境下空中弱小目标远程广域探测的需求,立足于天基光学探测链路,分析太阳光照、云层及地表等复杂背景环境与目标辐射的相互作用机理,在此基础上提出影响天基目标光学特性的探测场景环境要素;然后结合目标的可探测性表征,分析在不同探测谱段情况下,不同光照、地表背景类型及云层等复杂环境要素对目标可探测性的影响规律;最后以某典型目标为例,结合现有的目标特性认知与理论建模,分析得出复杂环境要素的影响排序,并根据目标信杂比随谱段的变化特性,提出探测谱段的优选建议,为我国隐身/反隐飞行器设计、探测系统设计及信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.