主要围绕无人机到无人机系统及其相应配套光电载荷的发展进行探讨, 在无人机系统方面, 通过多个可能的未来无人机系统的协同工作模式强调了无人机系统顶层设计的重要性, 建议尽早规范国内的军用无人机市场, 制订相关的无人机规范; 在光电载荷方面, 介绍了其中主流传感器形式随无人机系统发展的相应变化, 总结了 UAS所要求的高性能、多用途、多光谱/超光谱、通用及开放架构、智能化、小型化等发展趋势, 并简单介绍了各自采用的技术手段。

石墨烯是一种具有零带隙、室温下极高的电子迁移率、极低的电阻率以及高的透光性等许多独特性能的新型碳材料, 关于石墨烯的相关研究引起了人们的广泛关注, 其已成为凝聚态物理和材料科学的研究前沿。简要介绍了石墨烯的能带结构和性质, 重点讨论了石墨烯在光电探测领域的应用及研究现状, 指出了存在的不足并展望了未来的发展方向。

测量了光纤面板、光锥、耦合光纤面板以及耦合光锥的光谱透过率和调制传递函数。光谱透过率测量结果表明, 光纤面板的光谱透过率与光纤面板的厚度以及入射光的波长有关。光纤面板的厚度越厚, 透过率越低。对相同厚度的光纤面板而言, 漫射光的透过率低于准直光的透过率。原因是漫射光在光纤面板中的传输远距离大于准直光在光纤面板中的传输距离, 因此吸收更多。光纤面板除玻璃产生吸收外, 玻璃中的稀土元素也会产生杂质吸收。调制传递函数的测量结果表明, 光纤面板的调制传递函数不仅与光纤的丝径有关, 还与光纤面板的厚度有关, 光纤面板的厚度越厚, 调制传递函数越低。原因是少部分光线在光纤中传输时会发生串光。光锥与光纤面板相比, 光谱透过率和调制传递函数均较低。当光锥与光纤面板耦合后, 特别是在漫射光入射条件下, 光谱透过率更低。对 550 nm的波长而言, 透过率仅为 11.7%。光锥与光纤面板耦合后, 不仅光谱透过率有损失, 而且调制传递函数也降低, 30l p/mm处的调制传递函数仅为 47%。

基于场景的红外探测器非均匀性校正方法可以弥补基于黑体辐射定标的非均匀性校正方法存在的缺陷, 目前许多公开发表的场景校正算法比较复杂, 难于硬件和工程化实现。探索了一种基于帧间图像配准的场景校正算法, 针对国产 640×512中波制冷型红外探测器存在的非均匀性应用该算法进行了校正实验。实验结果表明该算法校正效果明显, 为基于场景的非均匀性校正算法的工程化应用提供了一种新思路。

传统混合高斯模型中背景容易留下运动“虚影”, 同时在噪声或目标区域对比度低时会导致提取目标区域时出现断裂和空洞的现象, 针对这些问题在混合高斯方法中赋予图像中运动和静止区域不同的背景更新速率, 并充分利用混合高斯模型中的背景和前景信息, 将背景减除的结果与高斯建模中的前景图像按照一定比例融合获得目标图像。实验结果表明: 改进后的混合高斯模型运动目标检测方法, 能够克服传统高斯模型目标检测中存在的问题, 从复杂的背景中较完整的提取出运动目标, 且具有一定的抗噪能力。

针对天基红外预警卫星获得的红外图像的特点, 分析了传统的红外弱小目标的检测与识别方法并指出了其存在的检测时间长, 虚警概率高等不足之处。根据导弹预警系统对目标检测的实时性、快速性和准确性需求及导弹尾焰红外辐射光谱特性, 提出了一种窄带高光谱的红外弱小目标检测与识别一体化方法。仿真实验采用了一个典型的红外背景图像, 根据两类典型导弹尾焰在 2.7～2.9.m波段范围内的红外辐射信息, 生成了 20幅 SNR为 2.0～2.5的红外图像, 结果验证了该方法能快速准确的检测并识别导弹目标。

针对隐蔽目标难于发现、复杂多变、信息量少等特点, 提出了一种用红外热像仪检测与跟踪遮挡目标的方法。关于目标检测, 首先利用模糊 C均值聚类(fuzzy C-means clustering, FCM)对图像中的区域进行聚类, 根据亮度信息初步分割出候选目标区域, 然后用纹理信息进一步分割候选的目标区域, 以检测出最终的目标区域; 关于目标跟踪, 由于被遮挡的目标轮廓不连贯, 所以采用链码提取目标轮廓, 并应用质心跟踪算法跟踪目标。通过实验, 验证了该方法对遮挡目标检测和跟踪的有效性。

提出了一种新的绝缘子串红外图像中绝缘子盘面和钢帽区域自动提取方法: 通过红外图像预处理、特征提取、角度校正和区域提取 4个步骤实现自动提取。该方法首先将现场拍摄的绝缘子红外图像进行灰度化处理、去噪、二值化; 然后从二值图像中提取反映绝缘子的特征集合; 通过特征集对二值图进行角度校正; 最后通过区域提取中的特定算法提取出绝缘子的盘面和钢帽区域。该方法经过了某 220 kV变电站的实验验证, 证实了提取结果的正确性和实用性。

红外图像二值化分割是对红外图像进行分析和理解的关键, 图像二值化分割的质量, 直接关系到图像的后期处理, 结合红外图像对比度低、分辨潜力差、分辨率低等自身特点, 提出一种基于局部灰度梯度值和全局化阈值面相结合的二值化分割算法。

根据任务和功能要求, 设计了一种应用于红外跟踪测量系统的图像处理电路。介绍了电路的实现功能、设计构架、硬件组成和对外接口等, 进行了模块划分和模块描述。该电路以内含嵌入式处理器的高性能 FPGA为核心, 复杂计算由嵌入式处理器编程实现, 满足任务功能要求, 提高了系统集成度和可靠性。

红外玫瑰扫描系统是利用玫瑰扫描机构和红外单元探测器构成的一种亚成像系统, 红外探测器瞬时视场小, 它就是利用这些小的瞬时视场来实现对整个观测空间的扫描。而此类系统存在覆盖率和成像空间分辨率低, 无法辨识目标细节的问题。通过对初始相位的控制, 将多帧亚图像经过重叠, 可以得到准致密图像, 大大提高成像空间分辨率。通过研究玫瑰扫描成像特点, 提出了一种简单有效的确定初始相位的计算方法。最后, 经两个实例验证, 在得到高分辨率的前提下, 大大节省了系统扫描时间, 证实了此方法的高效性和可行性。

在对基于 DMD红外场景仿真系统的研究中, 为了提高仿真系统的性能, 对黑体光源温度的确定进行了研究。首先, 给出了黑体辐射的理论基础; 其次, 阐述了基于 DMD的中波红外场景仿真系统的能量传递模型, 然后分析了影响系统能量传递效率的两个因素, 一是 DMD能量传递效率, 二是投影系统的透过系数; 最后, 给出了计算黑体温度范围的参数公式, 通过 MATLAB运算可以解出温度范围。

斩波器是热释电型热像仪的重要组成部份, 其平稳、匀速且按要求相位精确地运转, 关系到整机成像质量的好坏。提出了一种对热释电斩波器进行闭环控制的方法, 该方法的使用, 解决了斩波器的控制问题。

反舰导弹红外成像制导工作波段的选择是一项重要而又复杂的工作。首先对海面舰船目标的红外特性进行理论分析; 然后选择中纬度夏、冬两个季节, 白天海洋消光系数、自置气象视距气溶胶模式作为两个典型的大气模型, 并利用光学大气传输计算软件 ART2100计算典型大气模型条件下的红外传输透过率; 最后结合理论分析和计算结果, 对中波和长波红外制导优劣进行分析研究, 得出工作波段选择的参考依据。

在爆炸场温度测试中, 复杂的环境因素对红外热像仪测温精度有较大影响; 为了提高热像仪所得数据的准确性, 采用在测试现场使用标准高温黑体校正其显示温度的方法对爆炸场的大气透射率进行了修正, 之后记录了 3 kg固体云爆药剂的爆炸过程并提取了其火球表面温度, 对比分析了修正前、后以及热电偶测得的近火球表面的温度值。爆炸场测试结果表明, 在已知待测爆炸物发射率的情况下, 大气透射率对红外热像仪测温精度有较大影响。