超短及超强脉冲激光是具有广泛应用的前沿技术,结合国际上有关该研究的最新进展,介绍了最近在周期量级脉冲激光的产生及包络相位测量、红外飞秒镁橄榄石激光研究、高精度飞秒激光同步、350 TW 啁啾脉冲放大激光、飞秒激光腔外压缩等方面取得的结果.

自动目标识别是**系统智能化、自主化的关键技术.在红外成像制导**中采用自动目标识别技术,可以使**具备发射后载机脱离、发射后不管、识别目标、诱饵和干扰的能力,提升红外成像制导**的作战效能和**栽机的生存能力.目前,国外已经将红外图像自动目标识别技术应用在大型地面固定目标以及飞机类目标的红外成像制导**中.介绍了红外成像制导导弹的自动目标识别应用现状,分析了制约自动目标识别在红外成像制导导弹中广泛应用的因素,并提出了推动该技术在红外成像制导导弹中应用的对策.

采用GaA/AlGaAs和InGaAs/AIGaAs多量子阱,研制出了双色同像素读取结构的中波/长波量子阱红外探测器及160×128元中波/长波双色多量子阱红外探测器芯片.器件的材料结构生长是采用分子束外延技术,在5.08 cm半绝缘GaAs衬底上完成的.发展了双色大面阵制备工艺,二维光栅的制备使用标准光刻和离子束刻蚀技术.在77 K时,对量子阱红外探测器测试,得到中、长波段峰值探测率分别为Dλ*=(1.61～1.90)×1010 cmHz1/2W-1和(1.54～2.67)×1010 cmHz1/2W-1.中、长波段峰值波长分别为(2.7～3.8)μm和8.3μm.

近年来,光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器由于其光束质量好、可实现大功率输出,受到了广泛的关注.在介绍其基本工作原理的基础上,综述了不同波段光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器的研究现状与进展,并分析、讨论了实现高功率光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器面临的主要问题及解决方案.

介绍了小型化高重频声光Q开关DPL研制过程中的一些实验进展和相关产品样机.实验中,通过参数的优化选择,在激光二极管的泵浦峰值功率5W,重复频率2 500 Hz下得到脉冲能量为81.5 μJ,脉冲宽度约为7.4 ns的激光输出,此时激光器的峰值功率为11 kW,光光转换效率14%,光束质量因子M2约为2.1.

星载激光测高系统以独特的应用背景而备受关注,其整体性能对关键件激光器的技术参数提出了高需求.分析了500 km轨道高度星栽激光测高模型对激光器的技术指标需求,并在此基础上对LD泵浦全固化激光器进行了优化设计和实验研究,采用了侧向半圆柱面LD阵列与热沉交错分布的泵浦几何,实现了整体上的增益和热传导均匀效果,采用角锥棱镜高斯反射率镜谐振腔选取低横模结构,获得了高机械稳定性,高热稳定性和高光束质量激光输出,设计样机重复频率30 Hz,单脉冲能量66.2 mJ,脉冲宽度6.056 ns,稳定性优于3%,光束发散角0.6 mrad,光轴指向近乎零漂移,满足了星载激光测高应用.

分析了采用双面键合长波长面发射激光器时,键合界面光吸收系数和电、热导率的变化对器件的光、热性质的影响.对于1λ光学腔的面发射激光器,键合界面吸收系数对器件光学性能影响较大,而对于1.5λ光学腔的面发射激光器,其光学性能基本不受键合界面吸收系数的影响.由有限元方法对面发射激光器的温度分布计算结果可知,当键合界面电、热导率小于GaAs电、热导率的1%时,激光器有源层的温度会有较大的上升.

比较分析了MgO:LiNbO3(MLN)与KTiOAsO4(KTA)晶体中超短中红外光参量放大的角度调谐、有效非线性系数、群速度失配、晶体长度以及参量放大的转换效率等.结果表明,MgO:LiNbO3晶体的有效非线性系数较大,可用非共线相位匹配方式补偿三波群速度失配,在一定泵浦光强下有利于转换效率的提高.而KTA晶体的有效非线性系数较小,群速度失配严重且不能用非共线相位匹配方式补偿.达到饱和放大所需要的泵浦光功率密度高.在超短中红外光参量放大上,MgO:LiNbO3晶体具有较优的参量耦合性能.

介绍了光子推进的基本概念及国外发展的动态.利用狭义相对论推导了物体运动情形下的光压公式和光子推进下物体的运动方程,分析了光子推进过程中的能量转换关系.针对两种不同的光子推进方案--利用强激光照射发射卫星和太阳帆进行了可行性分析.结果表明.用强激光照射产生的光压发射卫星成本太高,不是一种合适的推进方案,而"太阳帆"尽管受到的光压很小,但是经过长时间的缓慢加速,其飞行速度和距离还是相当可观的.

利用时域有限差分数值模拟方法和耦合模理论分析方法,研究了Kerr型非线性二维光子晶体耦合腔结构中的光学双稳态开关.利用耦合模理论,分析了耦合腔结构的多模特性,以及对应本征态的局域强度分布特性,并讨论了在耦合腔结构中实现多模光学双稳态开关的原理.发现在二维耦合腔结构中.可以实现信号自泵浦和泵浦-信号两种类型的双稳态开关,且后者具有使泵浦和信号在频率和空间相分离的优点.利用非线性时域有限差分数值模拟方法,得到了高斯脉冲激励下的双稳态响应曲线.bistable switching in two dimensional photonic crystal coupled cavity structures

为进一步理解半导体光放大器工作的物理本质,从速率方程出发,采用分段模型数值分析了超短光脉冲经SOA后的输出频谱和由SOA产生的附加啁啾特性.结果表明:SOA引起的附加啁啾是与SOA的偏置电流、初始信号脉冲的波长、脉冲形状、峰值功率以及脉冲宽度等因素有关;对应的输出脉冲的频谱形状也与上述因素密切相关.

光纤放大器相位噪声的探测和校正是光纤激光器阵列相干合成的关键技术,热效应是引起光纤放大器相位噪声的主要来源.理论分析了泵浦光开启到稳态过程中光纤放大器掺杂光纤的温度变化,以及对应的光纤放大器相位变化.通过数值计算发现,泵浦光在开启后,光纤放大器的掺杂光纤温度迅速升高,相位变化剧烈,在约10 s后达到稳态,此后泵浦光的能量不稳定.这表明,泵浦光的能量不稳定是引起光纤放大器相位噪声的最主要因素,通过稳定泵浦光电流可以降低光纤放大器的相位噪声.

影响被动调Q内腔式光参量振荡器输出性能的主要因素包括谐振腔的失谐、被动调Q晶体本身存在的不稳定性及腔内泵浦光束的光强分布等.采用定向棱镜作为泵浦源谐振腔的全反射镜,实现了对谐振腔的加固设计、腔内增益的匀化及光束质量的改善.通过实验获得了输出能量11 mJ,能量稳定性8%,电光效率2.6‰,脉宽6.9 ns,发散角7 mrad的人眼安全激光.

各种随机噪声是激光陀螺误差的主要来源.为了减少激光陀螺的随机误差,提高其测量精度,介绍了基于小波包分析的滤波方法,研究了小波包分析和滤波的原理、熵标准和阈值函数的选取,比较了选择不同熵标准、阈值函数对激光陀螺信号滤波的效果,并采用Allan方差法分析滤波效果.结果表明基于小波包分析的滤波方法能有效减小随机误差,提高激光陀螺的测量精度.

介绍了利用条纹管作为探测器实现紫外激光成像的技术方案,阐述了条纹管紫外激光成像的工作原理,设计了核心器件的技术指标,理论分析了整个系统的性能,重点计算了激光成像系统的探测距离,理论证明了条纹管紫外激光成像系统的技术可行性.

在激光引信的研制过程中,半实物仿真是能够较为全面地评测其工作性能的重要手段,介绍了基于激光景象投射(LSP)技术的激光引信半实物仿真(HILS)系统作为仿真试验的平台.该系统能够有效地模拟来自目标和背景的激光回波特性,并以激光阵列的形式投射到激光引信接收端,从而获取激光引信在弹目交会过程中的实时反馈信息,为激光引信的研制改进提供了可靠的数据支持.

建立了基于Fizeau干涉仪的测风激光雷达后向散射信号的理论模型,并利用最小二乘拟合方法结合数值迭代方法反演风速.该方法无需确切知道实际系统参数的大小和测量时的大气状况.风速反演的精度受迭代次数的影响,而选代初值的选取只会影响迭代的收敛速度.用Monte-Carlo方法模拟了低对流层的回波信号并进行了风速反演,验证了该风速反演方法的可行性.模拟的系统参数在0～5 km高度,由信号的散粒噪声引起的系统误差小于1 m/s.

为了提高激光**抗烟幕干扰的能力,通过利用相关理论进行推导和计算,分别得出施放烟幕前后目标表面光斑尺寸的大小与探测器接收到的来自目标的激光功率以及烟幕干扰效果之间的关系,以模拟烟幕对激光**的干扰效果评估.验证了理论推导和计算基本符合实际情况.研究表明,光束的半径越小,能量越集中,烟幕对激光**的干扰效果越差,激光**的抗干扰能力越强.

介绍了离轴Mie散射激光雷达系统回波信号校准的实验方法.在该校准工作的基础上对回波信号进行处理分析的结果与同期的气象资料具有较高的吻合度,表明该校准过程正确、稳定、有效.

利用隐身飞机光学窗口的"猫眼"效应,采用激光雷达对其有源精确定位的方法,给出了系统构成及定位流程,计算了背景辐射的影响,结果表明此种影响可不予考虑.介绍了由接收机探测阈值确定发射峰值功率阈值的方法,选定了系统工作参数,结果表明,此系统可在3s内将目标精确定位至2m×2m(8km)或2.5m×2.5m(10km),满足后续对其致盲或摧毁的战术要求.

介绍了一种海上光电监视系统的总体方案设计思想、系统构成及主要工作原理,总结了系统的主要技术特点,同时对其技术指标目标与作用距离之间的关系进行了讨论.其设计结果满足舰船的探测距离≥15km的指标要求.该套系统具有体积小、质量轻、功能多等特点,特别适合中小型舰艇的使用.

介绍了热红外偏振测量的原理,采用利用偏振信息在红外图像中识别伪装遮障的方法研制了一台热红外偏振成像仪,编写了偏振信息分析软件.利用该系统对地物背景(土壤)中的不同种类金属目标板及红外伪装遥障进行了热红外偏振成像探测实验.结果表明:在利用热红外偏振探测系统获得的Stokes矢量图中,地物背景、金属目标板及红外伪装遮障的热红外偏振特性各不相同,并且和其红外辐射强度无关,相对红外强度探测更容易从地物背景中识别出金属目标板及红外伪装遮障.

研究空间目标的红外辐射谱,对于识别空间目标、监视空间碎片、保障卫星运行等空间安全问题有重要意叉.针对典型空间目标红外辐射特性,分析了最大可探测距离、系统温度分辨能力以及它们之间的关系,设计出一套中、长波相结合,实时监视并跟踪空间点源目标的红外辐射谱测量系统.在实验室条件下进行了模拟测量,结果表明系统效果良好.

散射光偏振度在大气气溶胶、大气污染的遥感探测中有重要的应用价值.通过求解Mueller矩阵及偏振度,讨论了当激光器输出波长处于近红外波段806 nm时,散射介质的粒子数浓度对散射光偏振度的影响.给出了散射光的偏振度与散射介质的粒子数浓度之间的变化关系,为使用散射光偏振度研究大气遥感提供了新途径.

固液两相烟幕在**上常用来形成从可见光到远红外的宽波段遮蔽,利用球形粒子和同心微球的光散射理论模型,计算了柴油和水两种不同液体颗粒与石墨颗粒凝并后所成的同心微球的质量消光系数,结果表明,当石墨颗粒与柴油颗粒凝并时,包覆在石墨表面的柴油在一定的范围内有助于提高石墨粒子的消光性能,超过此范围后,会造成石墨粒子消光性能的下降;而当石墨颗粒与水颗粒凝并时,包覆的水会使石墨颗粒消光性能迅速下降.

针对传统红外探测系统视场小、扫描速率低的缺点,设计了一种快速全向红外搜索跟踪系统,通过反射镜面在俯仰和方位上的高速旋转,实现了整个球面空域在红外探测器上的快速成像.利用高性能ADSP-TS201处理器,完成了高速扫描图像的实时处理系统设计,并重点分析了系统设计中的关键技术问题及解决途径,以及实现核心处理模块的方法.实验结果表明,该系统可以完成快速搜索、全向扫描以及对图像的卖时处理.

计算机控制能动磨盘加工技术是集传统加工技术、能动技术和数控技术为一体的大型非球面光学元件先进制造技术.基于Preston方程,通过对能动磨盘结构的研究,建立了工件的能动磨盘磨削函数;分析了能动磨盘分别位于工件中心孔和外缘处产生的边缘效应,并建立相应的边缘效应函数;由此得到用于描述能动磨盘加工的数学模型.在该模型的指导下完成了Φ1 200 mm(F/1.5)非球面主镜能动磨盘精磨加工,实现了主镜面形误差的均方根值从4.5μm(峰谷值26.8 μm)收敛到0.36μm(峰谷值2.8 μm).

光电系统中,主镜轴向支撑点位置对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量.研究了镜面变形与径厚比的关系以及如何确定不同口径主镜的支撑点的数目,利用有限元法对不同口径主镜的支撑位置进行优化设计,给出了最佳支撑点的位置.

在红外成像制导仿真系统中,场景产生器是一个非常关键的部分.利用二元光学技术,设计了一种应用于8～14 μm波段红外场景产生器的准直光学系统,视场角为±4°,光瞳直径为100 mm.借助于二元光学器件的独特性质,系统在仅使用两片锗透镜的情况下得到了接近衍射极限的光学质量.

长波红外物镜受应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起物镜的离焦效应,振动环境对光学装调提出要求,为了验证广角长波红外物镜的环境适应性能,对长波红外物镜的温度适用范围进行了理论计算,并通过光学设计仿真在该温度范围内物镜的成像质量,实际光学装调中考虑到光学物镜抗振性能,经过实际成像与振动试验得到,在Δt=±15°范围内和经过正弦对数扫描振动与随机振动试验后成像质量均良好,试验结果验证了长波红外物镜的环境适用性,该物镜能够满足空间使用的要求.

红外成像导引头越来越广泛地采用双视场光学系统,但光学系统性能与体积之间的矛盾非常突出.通过分析导引头红外变倍光学系统和一般红外系统的区别,阐明了导引头双视场光学系统的特点,在保证性能指标的前提下,介绍了通过采取出瞳与冷屏合适的匹配方式、优化变焦结构、采取红外新技术等有效减小红外变倍系统体积的几种方法,并对其进行了公式推导和证明,给出了计算实例,同时阐明了优化总体指标,使导引头总体性能最优的观点.

远距离激光主动探测体制对扩束发射光学系统的扩束能力和跟踪适应性能提出了较高的要求.针对1.06μmYAG调Q脉冲激光扩束发射光学系统进行了具体的分析设计,采用一级折射变焦式和二级离轴反射式相结合的两级扩束系统,可将输出激光束最小发散角压缩到近0.1 mrad,输出光束最大宽度达到130 mm以上,并且在满足一定准直性的基础上,实现了大约1.5～50倍扩束比的高倍率变焦范围,使系统能够满足扫描搜索以及适应距离的远近变化来进行跟踪探测的要求.

阐述了离子源在离子束清洗和离子束辅助薄膜沉积(IAD)中的应用;根据热力学原理及离子碰撞过程分析,研究了离子束辅助沉积过程中的能量传递过程,建立了薄膜折射率与离子辅助沉积过程中各物理量之间的关系模型;探讨了各种工艺条件对离子束辅助沉积薄膜特性的影响,给出了薄膜材料无结晶条件下离子束辅助沉积薄膜工艺选择的相应准则.

采用矩阵法推导了规整膜系的等效导纳并计算出中心波长的反射率,重点分析了P偏振光的有效导纳与折射率之间的关系,说明了膜系对高、低折射率的灵敏度是不同的;给出了设计薄膜偏振分光镜需满足的公式组,突破了Mac Neille公式的限制;介绍了调节有效导纳值的膜层置换法,可有效抑制P光的反射峰.模拟与实验结果表明,在170nm范围内,消光比大于1 000:1.

激光**的迅速发展使得激光防护技术研究成为必要,目前,破坏卫星上的遥感仪器是激光反卫星的一个主要可能途径.为了有效防护星载遥感仪器,利用光学薄膜方法,可以对氧碘激光进行防护的薄膜,在不影响遥感仪器正常工作的条件下,可将遥感仪器的激光损伤或致盲阈值提高80倍,大幅度提高了遥感仪器的生存能力.

介绍了利用非对称光纤Fabry-Pérot(F-P)腔作为边沿滤波器的光纤光栅波长移位检测方案.基于薄膜干涉理论对该非对称F-P腔的反射率响应关系进行计算与分析,得出该F-P腔的结构参数,改善了普通F-P腔的反射特性,具有线性范围宽和线性度好的优点.利用该F-p腔的某一线性滤波边缘,将传感光栅的波长信息转化为功率信息进行检测,可完成光纤光栅的传感波长解调.采用该检测方案进行了光纤光栅应变传感实验,实现了在7 nm范围内的波长线性解调,测量波长分辨率为0.01 nm.

阐述了利用先纤准直器对组成的耦合先路的附加损耗产生的机理,证明大气湍流运动可引起该光路的附加损耗发生随机变化.根据湍流大气光传播原理,推导出了耦合光功率与光路参数和湍流参数关系式.分析表明:实际湍流大气造成的随机附加损耗主要取决于湍流强度.实验验证了利用该光路可在很短的空气间隙内获得湍流强度的变化信息.

光相干域偏振检测技术广泛应用于保偏光纤中的偏振模式耦合测量和分析.针对保偏光纤中的多点偏振耦合情况,传统的分析方法主要有光路逐点分析和光谱相干矩阵分析,这些方法计算量大且不利于计算机实现.从光波传播特点及宽谱干涉特点出发,研究了保偏光纤中多点偏振耦合的仿真技术和方法,并编写了专用程序进行仿真.利用扫描迈克尔逊实现了多偏振模式耦合的测量,仿真数据与实验吻合.研究表明:通过上述方法能简便、准确地生成多耦合点干涉条纹.从而为保偏光纤中多点偏振模式耦合干涉的测量和分析提供了重要的工具.

采用P-AlxGa1-xN/i-GaN/n-GaN异质结构成功制备了含铝组分分别为0.1和0.07的正照射可见盲紫外探测器,并分别测试了它们的伏安特性曲线和光电响应光谱.对于Al分为0.1的器件,在零偏压处出现了极低的暗电流密度,表明器件具有非常高的信噪比.高分辨率X射线衍射仪对材料的测试结果表明,高铝组分(0.1)窗口层薄膜材料的晶体质量较差,导致暗电流增大,而其窗口层的窗口选择作用则可以得到较高的响应率和较宽的响应波段.

电压灵敏度和热时间常数为表征微测辐射热计热性能的两个重要参数,热绝缘结构尺寸是决定性能参数的首要因素.首先采用解析法计算,并分析了这两个性能参数随结构尺寸改变的规律,确定一组能兼顾电压灵敏度及热时间常数的结构尺寸优化值,再利用有限元分析法对此优化结果加以模拟和验证,为下一步微测辐射热计的研制提供了可靠的理论依据.

提出了一种以国产64×1可见盲紫外线列探测器为核心的紫外演示成像系统.设计了F=1.8,焦距90 mm的大相对孔径紫外物镜,该物镜采用纯折射结构,通过光学材料的合理组合以及光焦度的巧妙分配较好地解决了紫外光学材料种类少、折射率低带来的像差校正困难和光学系统效率不高的问题.电路系统采用了FPGA为主控元件,USB为通讯接口的图像采集/传输系统,可以灵活配置探测器的工作参数并实现高速的数据通讯.最后针对不同的紫外目标,设计了两种典型的成像实验,实现了64×1紫外线列探测器的成像,通过不同光照条件下所获得图像准确、直观地反映了探测器的成像性能.

研究了GaN/AlGaN异质结背照式P-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能.GaN/MGaN外延材料采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长,衬底为双面抛光的蓝宝石,缓冲层为AiN,n型层采用厚度为0.8 μm的Si掺杂Al0.3Ga0.7形成窗口层,i型层为0.18 μm的非故意掺杂的GaN,P型层为0.15 μm的Mg掺杂GaN.采用C12、Ar和BCl3感应耦合等离子体刻蚀定义台面,光敏面面积为1.96×10-3cm2.可见盲紫外探测器展示了窄的紫外响应波段,响应区域为310-365 nm,在360 nm处响应率最大,为0.21 A/W,在考虑表面反射时,内量子效率达到82%;优质因子R0A为2.00×108 Ω·cm2,对应的探测率D*=2.31×1013·Hz1/2·W-1;且零偏压下的暗电流为5.20×10-13A.

液晶光学相阵列是一种新型的光学相位调制器件,为分析器件中相移单元的电压一相移特性,建立了液晶相移单元的数学模型,并提出了一种混合差分迭代算法.该算法根据液晶分子在电场作用下的物理变化过程,在指向矢与电位的耦合迭代过程中,采用追赶法计算相移单元中的电位分布.根据该算法对相移单元中液晶指向矢的分布进行了仿真计算,进而对取向膜厚度、预倾角和液晶盒厚度对器件的电压-相移特性的影响进行了分析.结果表明,当电压处于阈值电压与饱和电压之间时,取向膜厚度对液晶的电压-相移特性的影响比较明显.

针对自适应光学系统,提出了一种基于线性双向流水脉动阵列的快速波前复原方法.该方法结合直接斜率波前复原算法和线性双向脉动阵列工作特点,通过对复原矩阵进行PCT数据变换和引入资源共享,提高了阵列的单元利用率,减少了资源占用且保证了计算的实时性,同时具有阵列结构简单规整、模块性强、可扩展性好等优点.最后在FPGA上实现了61单元48子孔径自适应光学系统的波前复原,验证了方法的可行性.

针对目前非均匀性校正方法存在的问题与不足,介绍了适于红外焦平面阵列探测器的非均匀性校正处理方法.其特点是用一个触发电路使基于场景的非均匀性校正电路对探测器的运动信号做出响应.实验结果表明,在没有劣化静态场景的情况下,该方法实现了运动场景信号的校正,不仅消除了红外焦平面阵列响应的非均匀性,而且补偿了其漂移.

为改进环境监测方法,结合遥感辐射传输模型,介绍了被动遥感傅里叶变换红外干涉图特征信息提取方法.该算法可直接对污染气体的遥感傅里叶变换红外干涉图进行处理,并利用数字带通滤波器压缩背景红外辐射及其他干扰物质.实现了目标特征信息的有效提取,无需对原始干涉图做傅里叶变换即可获得光谱,特别是无需使用背景光谱获得差谱或者比谱,克服了必须测量干净背景谱的限制.实验结果表明,经过特征信息提取的干涉图可用于模式识别和定量分析,效果良好.

介绍了一种基于SIFT关键点的无标志点增强现实初始化算法.算法在已知场景少量标定关键帧图像的基础上,将关键帧图像与当前视频图像帧中的SIFT关键点进行匹配,利用RANSAC算法消除外点,而后利用图像匹配算法获取摄像机的位置和方向信息,完成系统的自动初始化工作.实验结果表明,算法鲁棒性强,跟踪定位精度高,有效地减小了人工干预的工作量.

介绍了伪码调相PD雷达引信模拟回波相位编码相关性的实现方法.利用伪随机序列的性质,采用引信发射信号调相信息同步技术,消除了模拟系统自身延迟以及信号环路中其他路径延迟的影响,实现了具有相位编码相关性的相对引信天线零距离和极近距离体目标回波的模拟.采用了调相信息预置法,实现了对任意模糊距离上地海杂波的模拟,并使任意模拟距离上的杂波保持引信发射信号的0-π调相误差特征.

由于引信近距盲区精确测试的需要,设计了引信点目标视频回波模拟器距离模拟电路.该电路采用基于FPGA的时间数字转换(TDC)技术,在单片FPGA内将计数延时技术、TDC技术及精密数控延时技术相结合,对引信发射脉冲包络实现了大范围高分辨率精密数控延时,实现了优于±0.3 m的距离模拟精度.

结合光电信息系统作战运筹中目标分配原则,及**运筹理论,建立了干扰资源优化分配模型.给出了基于遗传算法的模型求解方法及步骤,阐述了遗传算法在光电干扰资源分配中的应用,并进行了实例仿真,得出了最佳干扰资源分配方案.仿真结果证明,该方法对于约束条件复杂的优化模型求解是有效、可行的,为光电信息系统指挥控制决策提供了有力支持.

在FPGA+DSP构建的硬件平台上,以链路口(LinkPort)通信协议为根据,实现红外图像数据采集与显示.重点描述红外图像数据采集与经过LinkPort传入DSP,图像压缩与经过LinkPort传出DSP以及图像数据缓存与显示,最后介绍了程序调试过程中的方法.样机在实验中取得了良好的效果.

介绍了海洋表面合成孔径雷达(SAR)图像的舰船尾迹检测算法.该算法首先对图像进行对数变换,将乘性噪声转化为加性噪声,然后对图像进行非亚采样contourlet变换,根据变换后的像素均值对变换系数进行调整,以便去除噪声和提取尾迹轮廓.接着对经非亚采样contoulet调整后的图像进行局部Radon变换,即在对像素积分过程中沿着线性特征被分割后的若干短线段进行积分,而非对整幅图像进行积分.最后通过采用形态学膨胀和腐蚀的方法将临近的分离短线段连接起来便于后续的处理.采用该算法对实际SAR图像进行舰船尾迹检测,结果表明:该算法在背景噪声很强时仍能检测出略微有弯曲的尾迹信号.

图像中待攻击目标的自动识别与跟踪锁定是图像制导的基本任务,也是图像制导技术的难点所在.由于获得图像的角度和位置的不同,同一目标在不同图像中会有较大的变形,如何正确地识别出该目标是至今未能很好解决的问题.相比之下,人和动物在复杂的环境中,几乎在各种角度和位置的情况下,均可以可靠地识别出目标,并能完成对该目标的跟踪锁定.因此生物视觉的工作机理成为了当前学者研究的热点,在继承和发展了当前国际上该领域的最新研究成果的基础上,实现了生物视觉原理下的目标识别与跟踪算法,经过大量真实图像的试验,证明了该算法的鲁棒性.

为了减少复杂背景下红外序列图像运动目标检测中的漏检与误检,采用了基于灰度分层的瞬时帧差检测算法.该算法根据红外图像的特点,使用自适应门限将当前帧图像分为两层,采用基于区域的像素间差分代替传统的基于空间坐标的像素间差分,通过对高灰度层检测时得到的高置信度的检测结果去引导对低灰度层的检测.实验表明,该算法可对多类多个运动目标进行有效检测,且具有较高的实时性与鲁棒性.

在复杂背景下,目标和背景的亮度或对比度变化以及光照不均匀等因素都会影响目标分割的结果,导致跟踪不稳定或失败.针对这些问题,介绍了基于相位一致性检测的目标跟踪算法.该算法利用log Gabor滤波器获取多方向相位一致图像,并根据最小尺度下6个方向log Gabor小波滤波图像的中值平方确定目标响应最大的3个方向,进行目标分割;利用分割结果确定目标大小、质心位置,进而实现波门自适应跟踪.实验表明,该算法不受亮度和对比度变化影响,采用一个固定的分割阈值,就能得到很好的分割结果,实现了对目标的稳定跟踪,具有较高的跟踪精度.

对于地面背景较复杂条件下的目标定位问题,目标模板匹配算法是一种有效的方法.将隐马尔科夫统计模型引入到目标模板匹配,并结合离散余弦变换,给出了一种图像相似性测度.采用真实的中波红外图像验证了该相似性度量的性能.实验结果表明,该测度适用于红外图像的模板匹配问题;且该相似性测度对噪声不敏感,优于常用的以相关系数为测度的方法.

利用相邻两帧图像的运动信息更新特征块提取阈值,实时地提取出当前帧图像中最能体现背景运动特征的特征块.采用块匹配的运动估计方法获取了各块的运动矢量,再依据所有特征块运动矢量的统计特性提取出背景运动矢量来配准差分,实现了目标的检测.实验结果表明,此方法能有效地检测复杂背景下的运动目标.