红外与激光工程
2022, 51(12): 20220509
红外全景搜索跟踪系统能对 360.大视场提供实时多目标搜索与定位功能，与此同时大视场的引入也带来虚假目标增多，以及同一运动目标在前后生成的两幅全景图像中位置差异过大的困扰。本文针对以上问题，引入图像金字塔变换降低全景图像分辨率，再利用 Lucas-Kanade(LK)光流法计算所有疑似运动区域的光流，最后分析所有光流特征结合二分类思想将真实运动目标和虚假运动目标区分开，针对全景图像能够有效的将虚假目标检测出来，剔除该类目标对后续处理结果的干扰。
全景搜索跟踪 虚警率 Lucas-Kanade光流 二分类 panoramic search and track, false alarm rate, Luca
针对传统的相关滤波算法在红外目标跟踪过程中, 目标被完全遮挡后跟踪失效的问题, 提出一种结合了多尺度滤波跟踪器和基于深度学习检测器的目标实时跟踪抗遮挡算法。首先使用跟踪器跟踪目标, 计算目标的峰值响应强度并比较峰值响应强度与经验阈值的大小以判断目标是否被遮挡或跟踪丢失。然后当目标被遮挡或跟踪丢失时, 停止更新跟踪器, 由于目标被遮挡后再次进入画面的位置可能会发生巨大变化, 并且跟踪器在整个图像中搜索目标的速度特别慢, 因此在不降低跟踪精度和速度的情况下, 后续帧中采用了检测器检测目标并得到多个目标框。利用检测器得到的目标框, 分别利用跟踪器进行相关滤波, 针对每个目标框得到一个峰值响应强度, 其中峰值响应强度最大且超过经验阈值的目标框即为重新进入画面的目标。通过与多尺度相关滤波算法比较, 所提算法在满足实时跟踪的情况下, 能有效地解决红外目标被遮挡的问题, 具有更高的鲁棒性和精确度。
红外目标跟踪 相关滤波 多尺度滤波 深度学习 遮挡处理 实时跟踪 infrared target tracking, deep learning, correlati
1 深圳技术大学先进光学精密制造技术广东普通高校重点实验室，广东 深圳 518118
2 深圳技术大学中德智能制造学院，广东 深圳 518118
3 深圳市人民医院，广东 深圳 518020
采用线型腔结构，实现了中心波长为1939.31 nm、脉宽在0~2000 μs可调、重复频率在0~2 kHz可调、最大平均输出功率为34.2 W的准连续掺铥光纤激光器，并利用此激光器在体外环境下开展结石消融量随激光脉宽与重复频率的变化规律的研究。结果显示：在相同时间内，当单脉冲能量相近时，增大脉冲重复频率（平均输出功率）有利于提高碎石速率；当平均输出功率接近时，单脉冲能量越大，石块消融量越大。在90 s的碎石时间内，石块经过31.8 W/0.053 J（250 μs）、33.1 W/0.11 J（500 μs）、33.5 W/0.22 J（1000 μs）、34.2 W/0.45 J（2000 μs）4组参数激光照射后的消融量分别为0.333，0.480，0.697，0.723 g，结石表面的最高水温分别为30.8，35.5，38.9，41.2 ℃。
小型化和高动态是红外成像稳定平台技术的发展趋势。由于转动惯量小，传统的 PI型电流环控制难以克服反电动势的斜坡干扰，将降低小惯量红外稳定平台的动态响应。同时，高动态的小惯量红外稳定平台技术另一难点是平衡动态性和抗扰性能。为解决上述问题，本文提出一种基于无差拍预测控制和扩张状态观测的复合电流控制方法，有效提高了小转动惯量红外稳定平台的动态响应能力和抗干扰能力。仿真和实验结果表明，该复合电流控制方法将小惯量红外稳定平台电流环的调节时间缩短 1/3，对速度响应的动态性能和抗干扰性能都有明显改善作用，而且具有很好的鲁棒性能。
红外稳定平台 小转动惯量 电流环 复合控制 infrared stable platform，small moment of inertia
高速红外制导战术导弹飞行时, 气动热(qw)剧烈, qw作用于导弹红外整流罩上, 产生的热应力 .热是导致整流罩热炸裂的主要因素。针对此问题, 在导弹整流罩早期研制阶段, 对于整流罩选材和能否进行下一步约束状态研究模拟整流罩固结导弹金属壳体实际工作状态, 提出一种简单快捷的判别方法, 红外整流罩纯热应力 .纯热分析。将自由状态整流罩受到温度梯度 .T引起的 .纯热从叠加位移约束 W.引起更大的 .热中剥离出来, 抛开 W.的影响, 单独分析较小的 .纯热, 进一步抓住引起整流罩热炸裂的主导因素。结合双色透波需求, 以硫化锌 ZnS红外整流罩为例, 进行 .纯热仿真分析, ZnS材料强度极限.max大于.纯热, 判定整流罩可以进入约束状态研究。经约束 W.的.热试验验证, 整流罩未炸裂, 佐证此方法为整流罩选材提供一种快捷判断。
纯热应力 快速力学判据 自由状态, 红外整流罩 pure thermal stress, fast force judgement, freedom
针对红外成像的小型化稳定平台参数辨识的问题，对系统中非线性因素进行尽可能抑制，并在高速环境下对系统进行辨识。在辨识过程中，利用伪随机信号（Pseudo random binary signal，PRBS）作为调制的输入电压信号对系统激励，相应的系统输出响应为速度信号，并应用增广最小二乘方法辨识线性离散模型参数，最后通过参数化和非参数化两种方式，对辨识模型的精确度进行了验证。结果表明：辨识得到的用来衡量实际系统输出随输入变化的传函关系的参数模型，能够反映真实系统的动态特性，满足辨识精度要求。
稳定平台 参数辨识 开环辨识 增广最小二乘法 stabilized platform，parameter identification，ope
光机热集成分析不仅能够对红外成像系统在复杂环境下像质进行评价, 而且能够在设计阶段对热像仪模型进行优化设计, 从而节省研发时间, 提高研究效率。本文介绍了光机热集成分析的基本原理, 对该领域近年出现的光机热集成方法进行归纳总结与分析对比, 指出目前光机热集成分析存在的缺点与不足, 重点介绍了折射率梯度和光学胶对热像仪像质的影响, 并对热像仪集成分析发展趋势做出展望。
光机热 梯度折射率 胶模拟 TSO gradient index glue modeling
介绍了长线列扫描周视红外图像的多目标提取的研究背景和图像数据量大、背景复杂度高给目标提取带来的问题, 分析了与传统焦平面阵列输出红外图像的不同。根据长线列扫描周视红外图像的特点, 从长线列扫描周视红外图像的快速处理方法和多目标提取方法两个方面进行了归纳总结, 分析了不同处理方法中面临的问题和解决思路。最后总结长线列扫描周视红外图像的多目标提取技术的发展方向和趋势。
长线列扫描 图像分割 多红外弱小目标提取 long line scan image segmentation multi-IR small target extraction
昆明物理研究所 于起峰院士工作站，云南 昆明 650223
红外成像系统的测试对于红外成像系统的研制具有重要的意义。传统的测试方法由于需要在真实环境中进行试验，因而受时间、空间和环境等方面的限制。为解决上述问题，本文采用红外场景产生技术，提供实验所需的仿真场景，并进行红外成像系统的半实物仿真试验（如注入式仿真试验），进行红外成像系统的测试。红外场景产生技术已成功应用于跟踪器性能测试和图像处理算法研究。实验结果表明，该方法可以节省大量的人力、物力和财力，并缩短产品研发周期。
红外场景产生 半实物仿真 注入式仿真 infrared scene simulation semi-physical simulation injected-simulation
