基于背景因子的红外点目标探测技术

复杂场景下红外弱点目标检测是红外目标识别的关键技术性难题之一。首先从概率论出发分析了背景因子存在的必要性。接着详细地论述了采用模糊集合中的隶属度理论和模式识别中的多分类器融合理论设计背景因子的过程。由于背景因子的引入对强干扰的复杂背景进行自适应地削弱,使得在各种背景下探测概率趋于均匀分布,最终实现了恒虚警率。     

超快速超高灵敏度光子成像技术

工作在盖革模式下的雪崩型光电二极管(APD)和二极管阵列(APD array)具备单光子探测能力,在激光三维成像和极微弱光成像等领域具有广泛的应用前景。从雪崩型光电二极管的单光子响应特性入手,对光子探测成像机理及其固有缺陷进行了理论和实验研究。针对极微弱光更多地呈现粒子特征所产生的光子通量涨落和“群聚效应“对光子成像质量的影响,建立了光强恒定的相干光和混沌光经粗糙表面反射后的光子计数分布概率的反演模型,建立了基于泊松点过程的光子事件模型和入射光场的反演模型,为光子计数反演在光子成像中的应用奠定了理论基础。深入研究了瞬态门控和主动淬灭技术,抑制载流子的漂移和碰撞电离,缩短光电流的持续时间,提高了器件的时间响应特性和频率响应特性,以满足超快速光子成像系统的需要。最后,对光子成像技术最有竞争力的两个应用领域——微光像增强技术和三维激光成像雷达的关键应用技术进行了研究。     

红外动态场景中小目标轨迹模拟系统的设计

传统的红外搜索跟踪系统的室内检测通常使用安放有若干平行光管的检测架,检测架上的平行光管处于不同方位角和俯仰角。这种方法往往精确度较低、体积庞大,且移动不灵活,不适合短距离的室内试验。设计并实现了一种小目标轨迹模拟系统,该系统以高精度步进电机驱动小目标圆盘运动,黑体温度辐射源用来提供目标温度。PC机通过RS-232串口连接步进电机,由VB编写的软件界面设定步进电机运行的速度、方向及运行角度值,给出目标运行坐标轨迹,通过测角精度算法转化为方位与俯仰角。将被测试搜索跟踪系统给出的方位与俯仰角实测值与算法得到的理论值分析比较之后,即可得出被测试搜索跟踪系统精度。文中详细介绍了该小目标轨迹模拟系统的设计与实现,并给出了实验结果与分析。     

一种基于贝叶斯理论的高效立体匹配方法

在立体匹配中,同时保证算法的精度和速度是一个技术难题。提出了一种基于贝叶斯理论的快速稠密立体匹配算法。将贝叶斯概率分布理论应用到立体匹配问题上,利用MSERDoG算子提取支撑点,像素灰度值作为匹配代价、固定窗口作为代价聚合对其进行匹配,对匹配好的支撑点进行三角剖分,将支撑点的视差、梯度、三角剖分的线性系数及分割作为计算视差的先验概率条件,从而保证了有效的视差搜索空间,提高了匹配效率。最终通过最小化能量函数获得稠密的视差图。在国际标准Middlebury平台进行实验,结果表明提出的算法匹配精度高,速度快,误匹配率低,匹配效率高。     

高速高清CCD自适应相关双采样技术

相关双采样技术被广泛地应用于CCD 视频采集,能够有效地消除复位噪声,白噪声等CCD输出噪声。但是当CCD 工作在高帧频状态下,需要高速的输出数据,由于像素时钟较快会出现采样位置不稳的情况。文中采用自适应相关双采样技术,可以自适应地调整采样脉冲的相位,使相关双采样的两个采样脉位于合理的采样位置,能够正确地采集像素信息。采用自适应调整CCD 相关双采样位置的技术,能使高清高速CCD 在像素频率很高的情况下,也能稳定地工作,输出高质量的图像。     

电子倍增CCD 模拟前端设计与信号优化

基于电子倍增CCD（EMCCD）在微光低照度条件下的实时应用,针对EMCCD 对驱动信号相位、频率、幅度的严格要求,以及输出信号的特点,在深入分析模拟前端各部分功能的基础上,提出一种改善EMCCD 驱动电路,优化驱动信号质量,降低模拟前端噪声水平的驱动策略,设计一款实时、低噪、 稳定、适用于微光环境的EMCCD相机。工程验证表明,在环境照度为110-3 lx,信号时钟为12.5MHz,帧频为25帧/s 的条件下,EMCCD 相机具有实时快速成像能力,输出的模拟视频信号低噪稳定,成像系统捕获的图像清晰信噪比高,基本满足EMCCD 成像系统在微光低照度环境下的实时应用需求。     

转动红外探测器下地面远距离运动目标检测方法

地面远距离运动目标检测是红外成像防御中的关键技术之一。地面远距离运动目标检测指利用红外探测器对远距离运动目标实现自动探测和捕获。由于目标距离较远,在红外探测器上成像面积较小,同时远距离运动目标容易被遮挡,很难将目标从复杂的地面背景中提取出来。提出了一种能够在面阵红外探测器转动的条件下实现远距离地面运动目标检测方法。首先利用图像信息计算红外探测器的运动补偿参数并通过背景更新获取目标一次检测结果,然后采用光流法获取背景和目标的运动信息,通过计算背景和目标之间的运动信息相关性实现目标最终检测。实验采用多种场景对文中算法进行验证,结果表明该方法通过转动红外探测器可以扩大目标搜索区域,利用背景和目标之间运动信息的相关性有效地克服了目标遮挡、目标重叠和视差等问题。     

激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究

在脉冲式激光测距技术中,回波信号幅度和上升时间变化引起的时间晃动误差是影响激光测距精度的主要因素之一.针对时间晃动误差带来的测距精度低的难题,在分析了时间晃动误差和总结一般时刻判别技术的基础上,设计了由高速比较电路,单稳态脉冲展宽电路、脉冲延时电路和快符合电路组成的双阈值时刻判别电路,并对电路进行了误差分析.与一般的时...     

红外焦平面探测器响应非线性的测定

提出了一种定量红外焦平面探测器响应非线性的实验方法。通过实验获得探测器输出电压与辐射到光敏元上的辐射通量数据，进而进行曲线拟合，得到了红外探测器的响应非线性曲线——“S型曲线”，并且尝试建立了它的非线性数学模型。基于这种非线性模型，提出了一种新的校正思路——基于光敏元响应非线性的非均匀校正方法。这种校正思路较现有的温度定标校正算法更忠实于光敏元的真实特性，因而能达到更高校正精度。计算机仿真结果表明，根据响应非线性曲线进行校正的精度能提高到两点校正算法的3倍左右。     

模拟探测器列通道增益非均匀性研究

在理想情况下, 红外探测器的每一列应该具有相同的增益, 如果假设每个像素点对相同的黑体辐射温度响应都相等, 则最终输出的图像应为一幅非常均匀的图像, 但在实际情况中, 由于红外探测器焦平面的制作工艺水平以及焦平面材料组分的缺陷, 每个像素点对黑体辐射的响应不会完全相同, 同时, 每个列方向上通道的增益大小也不会完全相同, 特别是当列与列之间的差异较为明显时。因此, 主要对红外探测器焦平面读出电路中列通道的增益非均匀性情况进行了分析, 根据分析结果推导出模拟探测器列通道增益非均匀性的模型, 并对拟合曲线进行了精度分析。