雾霾天气下可见与红外成像系统性能研究

根据MIE散射理论,计算了雾霾天气下可见和红外波长范围内的气溶胶的消光系数和成像系统的水平探测距离.结果表明在雾霾天气下,随着波长的增加,消光系数减小,水平探测距离也随之增加.并在雾霾天气下使用不同波长的可见和红外成像系统进行成像对比实验,验证了上述结论.证明了红外成像系统在雾霾天气下成像性能优于可见光成像系统,可用于解决雾霾天气下能见度急剧下降的问题.     

机载红外热像探潜技术

分析了潜艇热尾流形成的原因和浮升的规律，论述了机载红外热成像系统的组成、工作原理与工作方式．对红外热成像系统在探潜中的信噪比进行了计算，还进行了潜艇模型热尾流的红外探测试验研究．理论计算和试验分析表明，具有高灵敏度的机载红外成像系统可以在一定的距离上探测到潜艇热尾流的存在，所以该方法可用于反潜探测．     

一种可见光图像增强算法的FPGA实现

该文介绍一种可见光图像增强算法的FPGA实现方法,该方法针对雾霾天气或低对比度天气等条件下图像灰度分布范围窄的问题,利用图像处理系统中FPGA组件实现图像增强。视频图像数据流通过专用的接口芯片转换后传输给FPGA,FPGA内部程序通过时钟控制、图像缓存完成灰度信息统计和图像灰度拉伸,同时,多模块并行处理数据完成图像数据采集和图像数据处理,实时实现图像的增强,达到雾霾天气条件下提升可见摄像机作用距离和目标识别能力的目的。     

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明:当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。     

雾霾天交通视频监控系统图像实时清晰化处理

针对交通视频监控系统在雾霾天气下图像像质退化的问题,从天气对系统成像影响入手分析造成系统图像降质和模糊的机理。基于全局暗原色先验和图像对比度增强方法,提出了一种有效、快速的雾霾天气下降质图像清晰化处理方法。结合实际应用,以现场可编程门阵列FPGA为核心处理单元,设计了一种高速图像采集、增强、去雾霾和传输系统平台,并基于该平台实际验证了文中提出的算法。最后,经过实际测试表明,该系统平台能实时、有效地提高交通视频监控系统图像的对比度和色彩清晰度,从而提高了其工作的可靠性、稳定性以及应对恶劣天气的能力。     

紫外成像系统的作用距离模型

作用距离是紫外成像探测系统的核心指标之一。而在紫外成像系统中,噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。本文首先介绍了探测器件的成像原理,然后从信号和噪声的统计特性出发,详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系。最后对系统的信噪比进行了估算,并基于此推导了紫外成像系统作用距离的数学公式。从而为系统设计和性能评估提供了理论参考。     

循环步进延时距离选通水下微光三维成像

为消除水下主动成像背向散射效应的影响,提高水下成像的作用距离,同时扩大成像探测的范围,提高水下目标的探测与识别概率,在研究距离选通水下主动成像探测的基础上,提出了循环步进延时控制距离选通同步脉冲产生机理,使同步选通脉冲循环延迟时间序列与拟探测区域的距离序列相匹配,实现不同距离情况下水体的扫描成像,再通过三维图像生成实现水体的三维成像显示;研究了循环步进延时控制的机理,设计了基于循环步进延时同步控制的距离选通水下微光三维成像装置.实验表明:与常规距离选通成像方式相比,该方法扩大了成像探测的范围,提高了目标的探测与识别概率.     

一种探测大气的激光雷达研究

本文主要介绍用于探测大气光学参数的激光雷达基本工作原理及其主要技术指标，并对大气探测激光雷达的探测精度简要分析。与其他测量手段相比，大气探测激光雷达具有测量范围大，空间和时间分辨率高，测量精度高，实时性强等优点。尤其是它能够直接测量可见或红外波长的大气水平能见度和透过率。     

基于无人机载红外-可见双光成像的土石堤坝渗漏巡查方法

为更直观、高效地探测土石堤坝渗漏,基于无人机载红外-可见双光成像的渗漏巡查模式,提出了土石堤坝渗漏非接触无损快速巡查方法。综合考虑双光设备成像效果,讨论了该方法无人机航高设定问题,给出了土石堤坝工程渗漏巡查实现流程,并在多种天气条件下开展了实际工程现场巡测试验。试验结果表明：该巡查方法能有效探测土石堤坝坡面渗漏和管涌,且操作简便、作业高效、结果直观、夜间工作性能良好,对大体积、长线状堤坝工程渗漏巡查具有很好的实用性。结合野外巡测试验,指出了该方法应用于实际工程时需充分考虑复杂地面条件、温度变化、成像设备等因素的影响。     

雾霾天气情况下的智能路灯分级调控系统

随着我国经济的发展,交通发展对道路照明要求越来越高,夜间良好的照明会降低交通事故率,而雾霾天气事故率会增加20%。所以本文对雾霾天气情况下的路面可见度进行系统的分析,根据照度计将雾霾分为不同的等级,并利用对不同光色温、照度的调整,找到相应雾霾浓度对应最合适的参数,使路面可见度达到照明要求。研究结果表明:随着照度和色温的不断上升,路面可见度也会越来越高。并提出降低雾霾天气情况下的交通事故率路灯优化控制方案,研究结果能够为路灯的节能设计提供技术支撑。     

天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

Raman-Mie激光雷达探测西安地区夏季气溶胶光学特性

采用Raman-Mie激光雷达探测了西安地区夏季气溶胶的光学特性,分析了消光系数、后向散射系数和雷达比在不同天气条件下的变化规律。实验结果表明,强降雨后,气溶胶消光系数在2~5km范围内递减,并在5km以上趋于稳定;相对于降雨前,降雨后低层气溶胶消光系数明显增大,而3km以上高度范围内雷达比减小。这可能是由雨后气溶胶沉降、底层水汽密度增加所引起的。统计结果表明,晴天无云时,2~3km范围内气溶胶的消光系数和雷达比均比较稳定,消光系数在0.2~0.3km-1之间,雷达比的平均值约为50sr;3~5km范围内消光系数和雷达比均随高度递减;5~8km范围内,消光系数和雷达比逐渐趋于稳定,消光系数和雷达比的平均值分别约为0.05km-1和20sr,表明此范围内仍有微量的气溶胶粒子存在。实验期间,水云的雷达比约为17sr。     

探究恶劣雾霾天气退化图像的处理与优化技术

近年来,随着社会工业产业的不断发展,自然环境遭到了极大的破坏,雾霾天气越来越严重.雾霾天气导致能见度降低,不仅给人们的日常生产生活和身体健康带来了极大的影响,还造成系统图像的退化.因为雾霾天气中水汽导致太阳光发生反射,降低了图像拍摄的清晰度.雾霾天气图像清晰技术在交通及遥感等多方面应用广泛,已经是雾霾图像退化处理领域的重要研究课题.为了在雾霾天气下还能够保持图像的清晰,该文从大气效应对雾霾天气的影响出发,对雾霾天气退化图像的处理方法和理论进行研究,分析两点数字化图像复原模式.     

基于FPGA的红外成像系统及图像处理算法

红外成像技术一直是光电子领域的热点课题,由于受红外自身成像特点、红外探测器件工艺限制及成像环境的影响,导致红外图像噪声大、对比度低,造成红外图像待测目标模糊、图像信噪比较低、无法有效识别目标等问题。同时,传统红外图像处理系统往往无法在提升红外视频图像质量的同时兼顾图像处理速度。因此为提升硬件条件下的红外图像质量和图像处理速度,本文采用FPGA作为红外图像处理系统核心处理器,搭建集图像采集、视频解码、数据缓存及显示等功能的红外图像成像系统,并基于该系统提出一种改进的红外图像处理算法提升红外图像质量,包括改进的中值滤波算法、伽马变换与直方图均衡化组合算法以及改进的伪彩色变换算法。仿真和系统实验结果表明本文提出的红外图像处理算法可以有效地改善红外成像质量并保持红外图像的处理速度,提升了红外成像系统的性能。     

基于非相干数字全息的多光谱成像技术

结合菲涅耳非相干数字全息和光谱成像技术的优点,提出能同时获得物体三维空间信息和光谱信息的四维成像系统,即在非相干数字全息系统中引入可调滤波器.在非相干光源照明下,记录三维物体在不同记录波长下的全息图,经数值处理获得物体不同波长的再现像.从波动光学的角度分析了该系统的点扩散函数,给出了再现距离与记录波长之间的关系.采用该系统对分辨率板单通道成像实验和多光谱成像实验进行了验证.     

基于激光雷达技术的太原典型雾霾天气研究

由于太原独特的气候和地理位置,每年冬季供暖期间雾霾天气反复出现,严重影响人们的健康和正常生活。采用EVE低功率激光器对太原市雾霾天气进行监测,通过消光系数、退偏比和PBL等参数系统分析研究污染天气的特征,结果表明:西南、西北方向的污染迁移传输是太原市空气质量恶化的主要原因,空气质量的提高依赖于较大持续风力的出现和对相邻区域的污染监测、管理。     

基于分段式探测的高分辨率沙姆成像激光雷达

为提高沙姆成像激光雷达技术远距离大气探测的距离分辨率(如3 km@54 m, 4 km@96 m, 5 km@148 m),提出了一种基于分段式探测的沙姆成像激光雷达探测方法.该方法在雷达系统的接收端采用2套探测装置，通过设置探测装置的系统参数，包括放置的角度、位置等，对探测路径以距离远近程度进行划分，实现分段大气探测.此系统在保证各分段实现高距离分辨率探测的基础上，实现了全距离范围内大气气溶胶的精细探测，从而提高了沙姆成像激光雷达的远端距离分辨率.反演计算结果表明，此系统的距离分辨率提高显著，同距离处分辨率提高近4倍(3 km@13 m, 4 km@24 m, 5 km@38 m).据此可推断利用三段式及更多段式分段探测能够进一步提高远距离处的分辨率.     

点源目标的红外成像系统作用距离分析

红外系统的作用距离是红外探测系统的一个重要的综合性能参数,它直接影响红外图像的像质,从而影响目标的提取与识别。基于NETD和NEFD对红外成像系统的作用距离进行了详细的分析,以便在设计中参考使用。     

微悬臂梁阵列成像系统光学特性分析

光学读出式红外成像系统是近年来提出的一种新型红外成像技术,该技术是基于探测双材料微悬臂梁吸收红外辐射后的变形量.这种红外光学成像系统由微悬臂梁阵列和光学读出设备组成,在本文中,将首先论述其系统结构和成像原理;在此基础上,通过分析单个微梁的衍射谱在透镜谱面上空域分布特点,提出了一种改进的谱平面刀口滤波方法,特别是讨论了成像系统将热变形角度转换成图像灰度的原理以及影响因素,并深入分析了成像系统的灵敏度.最后,给出了利用本系统获得37 ℃和300 ℃温度的红外发光物体成像结果.     

临近空间基目标探测仿真实验设计

临近空间基探测能增大探测距离,能有效解决对隐身飞机、临近空间飞行器、预警机的探测。为方便实验教学,该文以临近空间基探测预警机为例,介绍了该仿真实验设计的过程。分别针对地基探测、空基探测和临近空间基探测预警机,计算了红外大气透过率,研究了临近空间基红外探测预警机的有效性。以预警机尾喷管及尾焰为主要辐射源,采用分离隐式分解,从多角度分层计算了预警机尾焰在临近空间的红外辐射特性。在临近空间基不同探测方位角下,计算了对预警机的红外探测距离。该仿真可应用于实验教学,也为临近空间基红外探测预警机提供了参考价值。