焦平面红外成像设备非均匀性校正残差分析

非均匀性是焦平面红外成像设备的固有特性,影响成像质量。介绍了非均匀性产生的原因、校正方法及校正残差的描述方法。从理论上分析计算了不同校正方法的校正残差及其变化规律。并针对某VOx非制冷热像仪实测图像数据计算了不同校正方法、不同温度下的校正残差大小,得出在使用单点校正方法测量时尽量将校正温度点选在测量对象温度(等效黑体温度)分布的中间位置及使用两点校正时校正温度尽量设置在测量对象温度区域(等效黑体温度)两侧的结论。     

二维时间延迟积分红外图像实时增强处理技术

分析了热像仪输出图像的特征,针对非制冷红外焦平面阵列探测器图像对比度较差的问题,提出一种既能有效增强红外图像又能避免通常多帧累加造成边缘模糊的二维时间延迟积分技术,并介绍了具体的硬件实现方法。利用该技术能完成对红外图像的实时处理,且图像增强效果明显。     

一种红外热像仪扫描方法研究

对一种单元探测器热像仪的扫描方法进行了研究,单元热像仪的成像需要进行行扫描和帧扫描才能完成一幅图像。为了提高热像仪的灵敏度,探测器采用了液氮制冷的中波红外探测器件。文中介绍了热像仪的扫描原理和扫描方法,重点解决了帧扫描方法所用的凸轮机构及其驱动方式以及行扫描和帧扫描的同步问题。此方法在某型红外热像仪研制中成功得到了运用,扫描平稳,其温度分辨率达到了0.01°。其扫描方法可以应用到其它热像仪的设计。     

提高红外图像均匀性的两级校正技术研究

凝视红外焦平面成像系统中经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时间,当积分时间变化后,红外图像的均匀性明显变差。探索了一种利用积分时间校正与目前实用性较好的两点温度定标法相结合的焦平面非均匀性校正方案,不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高,而且在修改积分时间的情况下图像均匀性不受影响。     

提高红外图像均匀性的两级校正技术研究

凝视红外焦平面成像系统中经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时间,当积分时间变化后,红外图像的均匀性明显变差.探索了一种利用积分时间校正与目前实用性较好的两点温度定标法相结合的焦平面非均匀性校正方案,不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高,而且在修改积分时间的情况下图像均匀性不受影响.     

大气对红外热像仪成像仿真的影响

提出了仿真热像仪红外图像的大气修正方法。以在一定高度下得到的红外图像为基础,借助于MODTRAN软件,进行了任一高度热像仪成像仿真。并在美国标准大气、热带大气、中纬度冬季大气和中纬度夏季大气模式下进行了红外图像的仿真试验。     

提高红外图像均匀性的两级校正技术研究

凝视红外焦平面成像系统中经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时间,当积分时间变化后,红外图像的均匀性明显变差.探索了一种利用积分时间校正与目前实用性较好的两点温度定标法相结合的焦平面非均匀性校正方案,不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高,而且在修改积分时间的情况下保证图像均匀性不受影响.     

基于靶标辐射元的IR-JST温度反演方法研究

红外成像干扰模拟靶标(JST)用以在红外成像导引系统(IRIGS)抗干扰性能测试中为IRIGS提供干扰源,目前普遍采用的数字仿真法受仿真精度的制约不能准确的模拟各类干扰源,为此本文提出了一种基于热电器件阵列的红外成像干扰模拟靶标生成方法。但是实验中发现在热像仪温度反演过程中,利用传统的黑体定标方法将引入发射率补偿误差,并且随着工作时间的增加,热像仪发生温度漂移现象,严重的影响了热像仪温度反演精度。针对以上问题,提出了一种基于靶标敏感单元的热像仪标定方法及漂移补偿算法,实验结果表明,该方法能够使热像仪温度反演误差由7℃降低至0.5℃。     

提高红外图像均匀性的两级校正技术研究

凝视红外焦平面成像系统中,经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时 间,当积分时间变化后,红外图像的均匀性明显变差。本文探索了一种利用积分时间校正与目前实用性较好的两点温度定标法相结合的焦平面非均匀性校正方案,它不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高,而且在修改积分时间的情况下图像均匀性不受影响。     

提高凝视红外焦平面成像均匀性的校正技术研究

凝视红外焦平面成像系统经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时间。当积分时间变化后，红外图像的均匀性会明显变差。本文探索了一种将积分时间校正与目前实用性较好的两点温度定标法相结合的焦平面非均匀性校正方案。该方案不仅能使红外图像的均匀性得到较大幅度的提高，而且在修改积分时间的情况下图像均匀性不会受到影响。     

非制冷红外热像仪稳定性验证方法研究

非制冷红外热像仪随着环境温度、电源波动以及吸收红外辐射的增加,将会产生严重的温度漂移现象,这将影响到红外探测器的响应特性,从而导致输出信号受一定的影响。本文针对应用在测温检测方面的非制冷红外热像仪开展研究,提出了一种红外热像仪稳定性验证试验方法,并通过此方法对国内外多款非制冷红外热像仪进行了稳定性测试,绘制其输出信号随时间变化的曲线。根据稳定性情况确定针对热像仪温度漂移的温度补偿算法,提升应用产品的测温精度。     

基于图像灰度的大范围辐射温度反演

为解决高温辐射源和环境温度对红外测温的影响,提高极端工况下红外热像仪的测温精度,以红外辐射理论以及红外热像仪测温原理为基础,提出了一种将红外图像灰度与目标温度、环境温度和积分时间相结合的综合辐射温度反演方法,该方法实现了环境(镜头)温度与场景温度参量解耦,可以独立预估各参量变化所产生的探测器响应变化。首先对红外热像仪进行数据标定,标定时一般采用高精度面源黑体,之后通过计算面源黑体辐射亮度,利用黑体辐亮度和黑体灰度的线性关系,对黑体温度与黑体图像灰度值两组数据之间关系进行拟合,建立全环境温度和全积分时间的大范围温度反演匹配模型。最后在实验室环境下,分别用热像仪和基于灰度的温度反演模型对探测目标进行测温。经过实验验证,该反演模型在实验室环境下取得了较为良好的效果。     

基于DMD的高帧频红外场景仿真系统设计

红外动态场景仿真技术在红外成像、跟踪和制导武器等系统的性能评估中起着重要的作用,基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外场景产生方案是红外场景仿真技术中最具研究价值的一种方案。介绍了DMD的灰度调制原理和工作方式,在此技术基础上设计了基于TI公司的0.7XGA开发平台的DMD驱动程序。通过放大原图像,提高了仿真红外图像的对比度。最后根据探测器输出的积分时间信号和帧同步信号,提出了一种提高DMD投影频率的方案。该方案投影出的灰度图像的对比度有所提高,红外成像仪可以采集到清晰的灰度图像,且每一帧灰度图像的显示时间缩短至1.12 ms,相比于常规方式的7.87 ms有了很大的提高。     

红外探测器IWR读出模式在搜索系统中残影现象分析

在研究搜索系统中红外探测器IWR读出模式对相邻帧成像的影响时发现,选择IWR读出模式后,热像仪对强辐射目标成像,会产生残影现象,出现白影和黑影。针对此问题,本文进行了大量的理论与实验分析,解释了残影现象出现的原因,通过对残影现象进行建模,推导出了寄生电容的公式,并验证了公式的合理性。通过实验分析出残影强度主要与目标和背景温度差有关,温度差越大,残影现象越明显。最后分析了残影现象对搜索系统产生的影响,并提出了减弱残影强度的途径。     

用红外热像仪与红外测温仪诊断电气设备故障的对比研究

电气设备是故障多发装置。利用红外测温仪或红外热像仪能够检测出设备发热异常部位并确定其表面温度,再结合红外诊断标准便可对异常设备的故障严重程度进行判别,从而实现对电气设备的故障诊断。针对电气设备控制箱电气元件的发热缺陷,利用ST80+红外测温仪与FLIR E320红外热像仪进行了温度监测,并通过运用表面温度法和相对温差法进行故障严重程度诊断,对两种设备监测诊断的差异进行了分析。结果表明,利用红外热像仪能较准确地监测诊断出电气元件的过热缺陷,利用红外测温仪能检测出多数控制箱电气元件过热缺陷,但对部分缺陷的严重程度等级判别低于热像仪的判别结果。     

非均匀温度场下红外热成像仪温控系统设计

为降低外界环境温度和内部发热元件形成的非均匀温度场对红外热成像仪的成像性能影响。通过Proe和Ansys ICEPARK建立红外热成像仪的有限元模型,在红外镜头表面进行黑色阳极氧化、喷砂处理增强辐射换热,以及安装风扇增强对流换热保证高温环境时的散热,低温环境时采用热电阻进行温升设计,并仿真分析红外热成像仪在不同温度环境下整机内部温度分布和红外镜头温度分布情况,并利用在高低温箱的红外热成像仪来观察平行光管中的靶标图的成像质量,验证温控设计的高效性。结果表明:所采用温度控制电路板对风扇与热电阻能进行温度控制,当环境温度下降至0℃和升高至30℃时,启动温控系统使红外热成像仪光学系统温度正常,保证红外热成像仪的成像质量。     

基于红外相机积分时间的辐射特性测量精度分析

在进行辐射特性测量时,红外相机积分时间的选取是影响特性测量精度的重要因素。针对该问题,以辐射特性测量实验数据为基础,对同一温度、不同积分时间下的红外图像对比度、信噪比以及辐射特性测量精度进行了分析。结果表明,积分时间通过影响红外图像的对比度和信噪比进而影响了辐射特性测量精度。适当延长红外相机的积分时间,可以增强图像的对比度和信噪比,从而提高辐射特性测量精度。该结果对红外辐射特性测量系统相机积分时间的选取具有指导意义。     

Pixelless thermal imaging with integrated quantum-well infraredphotodetector and light-emitting diode

A large pixelless thermal imager based on the epitaxial integration of a GaAs-AlGaAs quantum-well infrared photodetector and a GaAs light-emitting diode is demonstrated. The device transforms a mid-infrared (9 μm) scene to a near-infrared (0.82 μm) emission image with a temperature resolution of ~1 K, limited by the integration capacity of the near-visible camera     

基于深度学习的红外舰船目标识别

本文采用深度学习技术中的YOLOv3(You Only Look Once Version 3)目标识别算法对红外成像仪从海面采集的红外图像中舰船进行识别。红外成像仪采集图像的频率高达50帧/s,为了能减少网络计算时间,本文借鉴YOLOv3的一些思想,采用全卷积结构和LeakReLU激活函数重新设计一个轻量化的基础网络,以此加快检测速度。输出层根据采集回来的红外图像的特点采用Softmax算法回归,在提高检测速度的同时,也兼顾了检测精度。