云对红外制导系统中大气辐射透过特性的影响评估

为建立云对制导系统影响的红外特征模型,利用SBDART大气辐射传输模式计算了热带大气、中纬度大气（冬、夏）和副极地大气（冬、夏）5类典型大气状态下的3个大气窗口波段范围内的大气透过率.利用计算结果,结合云参数资料,针对云的光学厚度、云滴浓度、平均粒子半径、有效粒子半径等,对大气透过率的影响进行了详细分析,从而为开展真实大气传输特性对目标与背景红外辐射特性的影响研究奠定了基础.     

云层红外表观辐射模型的研究

在前人对云层红外辐射与反射模型研究的基础上，建立了导引头实际接收的表观光谱辐射亮度(包含云层辐射和反射、天空背景与路径等效辐射)模型，适用于导引头远离云层以及处于云层中的情况．通过傅里叶光谱辐射计对几种远离云层的中、低云表观辐射亮度进行了实际测量，并与模型计算数据进行对比．结果表明：在3～5μm和8～12μm波段，模型计算与实际测量结果具有较好的一致性，可以用于导引头的模拟分析．     

天空背景红外图像仿真

为了使天空背景辐射强度光谱分布最终生成红外探测器焦平面上背景辐射功率分布图像,需要对天空背景辐射各影响因素进行分析,建立准确的背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型。本文利用MODTRAN软件计算不同天候条件下的天空背景辐射强度光谱分布,建立了背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型,给出了天空背景在焦平面上的辐射功率计算方法,利用天空背景辐射功率分布生成其红外图像。最后编写了仿真软件,生成不同天候天空背景图像,并与红外热像仪拍摄的天空背景图像进行了比对,其变化趋势有较高的一致性。     

天空背景红外图像仿真

为了使天空背景辐射强度光谱分布最终生成红外探测器焦平面上背景辐射功率分布图像,需要对天空背景辐射各影响因素进行分析,建立准确的背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型.本文利用MODTRAN软件计算不同天候条件下的天空背景辐射强度光谱分布,建立了背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型,给出了天空背景在焦平面上的辐射功率计算方法,利用天空背景辐射功率分布生成其红外图像.最后编写了仿真软件,生成不同天候天空背景图像,并与红外热像仪拍摄的天空背景图像进行了比对,其变化趋势有较高的一致性.     

双波段红外可燃气体探测系统优化模型设计与分析

对于适用于大空间、开放环境条件下的高灵敏度可燃气体探测系统,必须消除大气气象条件和大气组分的随机变化对系统可燃气体准确探测的影响.在AUBE'99论文IR Beam Gas Detection System中阐述了双波段红外可燃气体探测系统的探测原理和标定方法.本文在充分分析了双波段探测原理本质的基础上,明确提出了双波段选择的3项原则;提出了系统实现的设计指导方针;并设计了系统模型和系统调节方法,导出基于该模型的可燃气体测量数据处理的数学模型,并论证了该系统模型使探测系统既具有最灵活的应用,又具有最稳定的探测性能,是双波段红外可燃气体探测系统的优化模型.     

红外双波段探测技术的研究

对红外双色探测技术中的红外辐射，激光测距，大气能见度等几个重要问题进行好研究和分析，采用双叠层探测器设计的以双波段红外辐射探测系统，能在测量辐射量的同时，实时修正环境，大气影响。     

结合SVM和分形维数的多特征红外人造目标提取

研究了红外图像中人造目标的提取.首先,通过计算红外图像目标的分形维数确定红外目标和背景的大致区域;然后,分别提取目标图像和背景图像的灰度级特征(邻域中心像素亮度、邻域中值亮度和邻域平均亮度),再利用支持向量机(SVM)进行训练,并尝试用不同的核函数及其参数建立最适当的区分目标和背景像素点的模型,进而把红外图像像素点分成目标和背景2类;最后,利用构建的模型实现红外图像中人造目标的提取.实验结果表明,用该方法建立的分类模型可以有效地提取红外图像中的人造目标.     

动态红外图像的计算机仿真技术研究

针对红外探测系统,进行了动态红外图像的计算机仿真生成技术研究.主要解决了以下四个问题:1.分析了飞机目标的红外辐射特性,包括发动机尾焰、尾喷口及飞机蒙皮的辐射计算方法;2.讨论了大气衰减对目标红外辐射特性的影响,对利用理论模型得到的目标红外辐射图像进行了修正,获得了较接近实际的模拟红外热图像;3.对探测成像系统的噪声仿真进行研究;4.完成软件编程,实现动态红外图像的仿真生成.     

巷道收敛监测三维动态可视化系统开发

结合传统巷道收敛仪与三维激光探测系统的优势,提出了一种巷道表面收敛变形的三维可视化方法,该方法利用激光扫描获取巷道点云数据,建立巷道三角形壳体模型.采用反距离加权插值算法,计算巷道表面的收敛量.利用收敛量与颜色索引对应的抛物线非线性增强算法,突出了关注范围内大的收敛变形.基于VS2010与HOOPS进行了系统的开发,实现了巷道表面监测收敛量三维云图的动态可视化显示.并在铁蛋山矿进行了实例应用,直观地展示了监测区域巷道收敛变形的危险区域与变形过程,系统满足工程人员对监测数据直观表达和可视化分析的需求.     

一种新的红外纹理生成方法

为解决大规模背景场景纹理生成中的问题,结合纹理数据和物理模型,提出一种新的红外纹理生成方法.分析背景红外成像模型,通过建立背景温度模型、辐射模型、灰度映射模型,得到不同天气、任意时段的红外灰度值;利用可见光纹理图像,结合统计方法提取灰度空间分布,合成红外纹理.通过调节合成因子,可以生成具有红外辐射信息又不乏灰度空间变化信息的红外场景仿真图像.实验结果表明:该方法有效解决了实测数据获取困难,复杂建模耗时耗力、计算误差大的问题;生成的红外场景可视化效果大大提高,同时也能真实反映场景24 h温度变化规律.     

基于DSP与FPGA的红外起伏背景估计系统

为了检测出起伏背景下的弱小目标，需要对红外图像进行背景抑制．针对红外起伏背景的统计特性，提出了一种线性、非线性的混合滤波算法，并从工程实用的角度给出了一个基于DSP与FPGA的并行硬件处理系统．结果表明，系统对红外起伏背景的估计效果良好并兼顾实时性．     

基于鲁棒背景检测的显著性电力线路故障识别

红外技术能有效地检测电力设备过热缺陷,具有远距离、不接触、不取样、准确、快速、直观等特点。传统的电力设备故障红外人工诊断耗时、耗力,而针对人工诊断不足提出的智能诊断其难点之一在于能否较好的获得感兴趣区域。红外图像具有强度集中、对比度低等性质,常用的分割算法用于电力设备红外图像ROI获取,其结果往往是过分割。为了加强对设备的故障检测,本论文根据电气设备站安装的固定红外摄像头全天候实时监测,并且拍摄交联电缆、电缆头、电流互感器接头、变比接头、断路器、干式变压器、支柱绝缘子等二十种相关设备的电气设备故障红外图片,再经过基于鲁棒背景检测的显著性检测对故障部位进行图像分割,结果表明图片边界连通性、背景加权对比度以及优化效果,均优于传统方法,有效避免了图像过分割问题。证实了基于鲁棒背景检测的显著性检测对故障部位进行图像分割是可行的。     

基于分维像的红外弱小目标检测方法

针对红外图像的特点及分形分维的特性,提出了基于分维像的红外弱小目标检测方法.用滑动窗口在红外图像上滑动,根据分形布朗运动计算出窗口分维作为该窗口中心像素的分维,这样就可以计算出图像每一像素的分形分维,并以此为元素构造成分维像.在分维像中,人造目标的分维值小于自然背景的分维值,适当地选取阈值就可以把目标检测出来.实验结果表明,用分维像的方法检测红外目标可以取得很好的效果.     

复杂背景下的红外小目标图像信息提取

针对红外小目标跟踪测试系统的目标检测、识别和跟踪,存在着目标面积小、形态特征弱化、背景图像复杂等因素而影响目标信息提取的问题,提出了利用图像处理技术方法,对跟踪系统获取的图像进行改善处理.根据跟踪测试原理和复杂背景目标图像特征,研究了基于低通滤 波法的目标图像的预处理算法,目标图像增强,目标图像与背景分离和Sobel边缘检测算法等图像处理技术,从而对红外小目标图像定位.实验结果表明:所采取的图像处理方法可以对复杂背景下的目标信息提取,结合跟踪系统的控制机制,现实远程目标的动态跟踪.     

基于复杂融合特征与灰度-纹理直方图描述子的红外弱小目标检测追踪算法

为了解决当前红外目标检测追踪算法仅依靠单一图像特征对弱小目标增强,使其在背景杂波与噪声干扰严重条件下,难以剔除图像背景中的伪目标像素,导致弱小目标检测与追踪精度不高,提出了基于复杂融合特征与联合灰度-纹理直方图描述子的红外弱小目标检测与追踪算法。首先,针对红外图像不同特征的背景干扰因素,引入不同方向的腐蚀操作结构元素,设计了分类Top-Hat变换算子,充分抑制背景杂波与噪声,从而将弱小目标从复杂背景中凸显出来;随后,引入方差权重信息熵,构建复杂融合特征,对红外图像进行分割,确定候选目标区域;并基于管道滤波模式,对候选目标区域中的真实弱小目标与伪目标进行筛选,将虚假目标过滤;再考虑弱小目标的强度与纹理特征,基于LBP技术(local binary pattern),设计了灰度-纹理直方图描述子,充分描述红外弱小目标的边缘、线端与角点等鲁棒性特征,较好地保留目标的空域信息,有效剔除图像背景中的伪目标像素;最后,联合均值漂移算法,对红外弱小目标进行精确追踪。实验结果显示:与当前红外目标检测追踪技术相比,在复杂背景干扰条件下,本文算法具有更高的检测精度与更低的追踪误差。     

用Kalman滤波改进的背景建模红外运动目标检测

针对运动目标检测中的背景重建问题,提出一种用Kalman滤波理论改进混合高斯背景模型的建模方法,进行背景图像的重建和更新.把当前帧目标图像与背景图像进行差分运算,检测出运动目标.通过红外图像库中标准数据集的测试,实验结果验证了该方法应用于红外图像运动目标检测的有效性.     

基于模型的FLIR图像的多分辨率分割方法

针对低对比度前视红外（ＦＬＩＲ）图像分割问题的特点，将多分辨率图像处理技术与基于模型的前视红外图像分割方法结合起来，提出了基于模型的ＦＬＩＲ图像的多分辨率分割方法．首先建立一金字塔结构的多分辨率图像集，然后在每一固定分辨率级别上使用基于模型的ＦＬＩＲ图像分割方法，并用低分辨率上的分割结果修正高分辨率上迭代的初始概率，最后在原ＦＬＩＲ图像中得到分割结果．该方法能得到更为精确的目标分割结果，并大大减小背景对分割图像的干扰，同时还加快了选代的收敛速度．对实际红外目标图像的分割结果证实了本算法的有效性．     

基于SUKF与SIFT特征的红外目标跟踪算法研究

针对复杂红外背景下单一跟踪算法难以准确定位运动目标的问题,提出了基于尺度无迹卡尔曼滤波(SUKF,scale unscented Kalman filter)与尺度不变特征变换(SIFT,scale invariant featuretransform)相结合的红外运动目标跟踪方法。首先,通过SUKF算法对状态空间进行滤波估计,确定运动目标的初步位置,并以此建立局部SIFT特征检测域。其次,SIFT算法在该局部检测域内对运动目标进行特征提取与匹配,最终实现对目标的准确定位;同时,利用定位结果更新并校正SUKF的状态模型。实验结果表明,本文提出的基于SUKF-SIFT的跟踪策略与相关算法相比,体现出较好的跟踪效果与实时性能。     

面向红外视频图像的火焰识别

针对红外图像的火焰识别,采用基于粒子群优化算法的二维最大熵阈值选取方法,选取最佳阈值对红外图像进行分割,使可疑区域从背景中分离出来.选择物体的高度作为特征量,采用标准模板序列,设计两层模糊分类器分析物体的高度变化和灰度分布,给出可疑目标隶属于火焰的评价.实验证明,这种结合火焰动、静特性的算法鲁棒性强,识别率及灵敏度较高,适用于广范围的火灾监控.