基于红外光谱的空间点目标红外特征提取方法研究

根据空间点目标红外辐射光谱的特点,提出了一种新的基于双波段红外光谱数据的目标红外特征提取反演算法,对算法的有效性进行了分析,并对最大迭代次数、误差范围和缩放系数等影响算法计算效率与精度的主要参数的选取与设置问题进行了讨论.在此基础上,针对具有不同光谱特征的残余杂散辐射,分析了残余杂散辐射对目标-背景辐射对比度及目标红外特征提取精度的影响.研究结果表明,论文提出的反演算法能够有效地提取不同温度目标的红外特征信息,且计算速度快、耗时短;残余杂散辐射将对目标有效辐射面积和温度的提取精度产生一定的影响,但对目标温度提取精度的影响相对要小一些.     

红外辐射能量等效中心研究

分析了红外干扰弹和目标机的红外辐射特征,根据两者的红外辐射特征,研究了红外辐射能量等效中心,提出了红外辐射能量中心轨迹和辐射强度计算方法,仿真验证了此算法的可行性。     

基于提取不同中红外光谱特征信息的烟叶部位判别研究

中红外光谱(MIR)分析技术在烟草中有广泛的应用,利用中红外分析可以获取烟草中大量化学信息.为了提高谱图的信噪比,需要对谱图数据进行预处理.研究发现对烟叶中红外光谱数据进行一阶导数结合Savizky-Golay的预处理,不仅提高了信噪比,而且增加了烟叶部位分类判别的准确率.另外,对谱图数据进行降维处理,有利于提取中红外谱图信息,减少冗余数据,减少计算时间.本文对比了基于原始中红外谱图数据、连续投影算法(SPA)特征提取后数据、偏最小二乘法(PLS)降维特征提取后数据的烟叶部位分类判别准确率,结果表明PLS降维特征提取可以有效提取烟叶中红外光谱数据的特征信息,有利于烟叶部位分类判别准确率的提高.利用PLS提取烟叶中红外特征信息数据建立的烟叶部位支持向量机(SVM)分类判别模型,其建模、留一法和独立测试集的准确率分别为:96.00%、89.60%和80.65%.     

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。     

武装直升机机体红外辐射数值模拟方法研究

针对武装直升机机体红外辐射的数值计算问题,本文首先在分析蒙皮受热情况的基础上,提出了一种利用区域分解求解机体表面温度分布的方法.该方法将机体分为3个温度区域:一般蒙皮区域,其温度变化通过热网络法求解;发动机热影响蒙皮区域,其温度变化由热源法求解;喷焰加热蒙皮区域,其温度变化由直升机旋翼洗流干扰下的热喷流模拟求解.在此基础上,研究了机体红外辐射的数值模拟方法,包括蒙皮自身辐射的计算和蒙皮反射辐射的计算.最后,应用本文方法,对某型武装直升机的机体红外辐射强度进行了数值模拟,计算结果符合实际分布规律,计算误差在工程精度要求内.该方法已应用于武装直升机红外辐射数值模拟软件中,应用表明该方法稳定、可靠,适于工程分析.     

长波红外图像小目标特性提取方法研究

提出了长波红外图像中近地空中小目标特性抽取的一种方法．综合考虑小目标自身热源、太阳辐射、目标对外辐射、大气的热传导等因素对小目标温度的影响，建立了小目标的热平衡方程．通过方程推导出了小目标的不变向量，在红外图像没有定标情况下，能利用多幅不同天气条件下的长波红外小目标图像提取小目标对天气不敏感的特性向量．还给出了红外小目标特性提取实验的结果．     

基于曲率滤波和视觉显著性的红外小目标检测

红外成像因具有隐蔽性强、环境适应能力强和抗干扰能力强等优点,被广泛用于军事和民用领域。为了实现对红外小目标的高精度检测,提出了一种基于曲率滤波和视觉显著性相结合的红外小目标检测算法。首次将曲率滤波引入红外小目标检测中,对图像中的背景进行估计,然后将背景估计结果与原图像进行差分,使得图像中的大部分背景被显著抑制。为了减小残余的部分高强度杂波对目标的正确检测产生影响,利用形态学方法将高强度杂波移除。为了进一步提高目标的检测精度,提出了一种局部对比度算法进行杂波抑制及目标增强。最后,采用自适应阈值分割方法得到显著的小目标。对本文所提算法与其他算法在5个数据集上进行了比较分析,结果表明,本文算法的信杂比(SCR)与背景抑制因子(BSF)远高于其他算法,在检测率和误报率方面也明显优于其他算法。     

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.     

红外探测器光谱响应测量研究

设计了一个红外探测器的光谱响应测试系统,并对系统原理进行了分析.对不同温度和频率情况下的热释电探测器进行光谱响应实验.实验结果表明,热释电探测器对红外辐射信号的响应不同,但电压变化曲线的趋势基本一致,从而验证了红外探测器光谱响应理论.该设计能有效抑制系统的干扰信号,提高信噪比,具有测量精度高、稳定性好的优点.     

双波段动态红外图像模拟技术

该文在分析了现有红外图像模拟器的基础上，针对单一热辐射元列阵红外图像模拟器的特点，提出了双波段红外图像模拟技术，该技术在进行红外图像光谱特征模拟方面个有明显的优势，利用该优势可以进行大气透过率变化对红外辐射图像影响的实际模拟，还可降低模拟器热辐射元温度、提高图像帧速和图像空间分辨率。     

结合tetrolet与红外显著性特征提取的红外与可见光融合

针对红外与可见光图像融合过程中红外热目标不突出、纹理及边缘细节易缺失等问题,提出一种结合tetrolet变换域与红外显著目标特征提取的融合方法。首先,在SURF框架内构建基于HOG的特征点描述符实现红外与可见光图像的精确匹配;其次,基于贝塞尔面结合背景及目标进行自适应抑制完成红外目标显著性特征提取;接着,将处理后的红外与可见光图像通过tetrolet多尺度变换分解为低频和高频分量;然后,利用基于局部能量和相对亮度自适应规则对低频分量进行融合,对高频分量采用基于局部空间频率自适应融合规则;最后,将融合的低频分量与高频分量通过tetrolet逆变换,以获得最终的融合结果。实验结果表明,本文算法对不同场景下的红外与可见光图像的融合效果不但主观上具有显著的目标特征,同时背景纹理和边缘细节清晰,整体对比度适宜,运行时间较其它算法得到了明显提升,并且在客观评价指标上也取得了较好的效果。     

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.     

茶叶红外光谱的测量条件研究

分析了不同测试条件对红外光谱的影响,并以最佳参数采集样品光谱数据,通过在操作过程中全程利用红外辐射减少和拒绝水分对光谱的影响;通过实验数据分析得到红外光谱测量茶叶和KBr的最佳质量比为k=1:150,样品的颗粒大小为160目(孔径0.084 mm),此时的光谱重复性好;对红外光谱测量的规范化、标准化提出建议,这对红外研究具有一定的参考价值.     

热红外比辐射率光谱野外测量方法的对比研究

比辐射率是热红外地表真实温度反演,能量平衡等研究的关键参数.本文主要探讨使用傅里叶变换红外光谱仪进行地物的比辐射率测量方法,引入几种常见温度与比辐射射率分离(TES,temperature-emissivity separation)算法计算地物比辐射射率波谱,并进行了对比评价,最后对输入参数的影响进行了分析.通过对比发现:基于平滑度算法不仅精度较高,而且限制条件少,算法易于实现.对输入参数的分析可知,比辐射率计算结果对地物表面温度的估测精度要求较高.     

视景仿真红外图象研究的红外辐射模型研究

本文进行了红外图像仿真技术研究,主要解决了以下问题：（1）分析了目标红外辐射特性,主要从普朗克辐射定律入手,考虑了目标对观察者倾角的影响,最后得出目标各点得辐射度。（2）利用气象学知识,对大气红外辐射透过率计算方法进行了讨论（3）介绍灰度量化方法,完成软件编程,实现红外图像的仿真。最终得到了与真实红外图像相比较为相近的红外仿真结果。     

混沌预测用于红外目标检测算法

提出一种基于混沌特性的红外云背景图像预测算法,在分析云背景红外图像空间分布上存在混沌现象的基础上,引入Volterra级数对云背景进行混沌预测.仿真结果表明,该算法对云背景杂波具有良好的抑制效果,能有效地提高云背景的预测精度,预测残差符合白噪声特性,显著提高目标的信杂比,从而改善目标的检测性能.     

红外点源目标模拟器

研究了一种红外点源目标模拟器.该目标模拟器采用光谱滤光片对黑体发出的光波进行过滤,得到3～5μm波段的红外辐射;改变光栏孔的直径,模拟不同大小的目标;控制中性密度滤光片的不同透射比部分进入光路,得到不同辐射强度的目标,动态地控制目标红外辐射强度;转动方向镜控制目标在导引头视场内的位置,模拟目标的运动,实现了对红外目标运动特性的模拟.实验结果表明,该红外点源目标模拟器实现了对3～5μm波段红外动、静态目标的模拟,满足了某红外半实物仿真系统的实际需要.     

红外图像多帧检测过程对性能的影响

结合红外图像序列检测算法的具体过程,分析了多帧检测的性能,从概率的角度推导了目标的辐射特性、运动特性、航迹关联算法与多帧检测性能的关系式,并从理论上就这些单个具体的因素对检测性能指标的影响进行了定量的分析计算.     

红外测温原理及误差分析

从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理,推导了它的数学模型,描述了物体的辐射功率与波长、温度之间的关系,即红外测温必须根据实际测温范围,选择不同的工作波长．通过具体应用电路的实验数据,从环境、反射率、距离系数等几个方面,探讨和分析了测量精度的原因,得出了环境温度与被测目标温度之间的相互关系,验证了环境温度是红外测温产生误差的主要因素,并为消除测量误差提出了改进方法．