摘要：为解决传统偏振双向反射分布函数计算复杂、渲染实时性差的问题,基于微平面理论,提出一种更快速的偏振双向反射分布函数模型,并完成全链路的成像仿真。依据P-M海浪谱生成海面,设计了适用于偏振仿真的三维数据存储结构,讨论了探测器接收到的有效辐射并建立辐射控制方程,提出用宏观面元法向与探测方向中间向量代表微观面元平均取向的假设,改进传统P-G偏振双向反射分布函数模型。建立了海面与舰船的定向半球偏振反射率与发射率模型,最后对探测器进行建模,生成海面与舰船的图像,计算出偏振度图像,并与相近条件下获取的实拍图像进行了对比。结果表明,基于该仿真模型得到的仿真图像,与相近条件下获取的实测图像有良好的匹配度,证明了模型的准确性。

摘要：为了实现短波红外-可见光人脸图像的跨模态识别,提出了基于内容特征提取的短波红外-可见光人脸识别框架。首先建立了短波红外-可见光人脸图像数据集,对图像翻译框架DRIT进行改进,更为准确地获取图像的内容特征并得到更好的翻译结果;接着,采用改进的图像翻译框架中的内容特征提取器进行内容特征提取,以克服模态差异对识别的干扰,然后设计识别网络,基于内容特征完成跨模态的短波红外-可见光人脸识别任务。在自建短波红外-可见光人脸图像数据集上对改进的图像翻译框架和跨模态人脸识别框架进行测试,实验结果表明,改进的DRIT图像翻译框架中的内容特征提取器可以更准确地进行内容特征提取,应用于识别任务时识别准确率提升了12.89%,整体识别框架对短波红外人脸识别准确率达到88.86%。本文提出的基于内容特征提取的识别方案有效克服了模态差异,获得了较好的短波红外-可见光人脸识别结果。

摘要：本文以空间超大幅宽低畸变红外变焦扫描成像系统为研究对象,分析给出地面畸变与成像系统瞬时视场角的关系,提出变速扫描成像并推导了扫描角速度公式。为解决匀速360°旋转扫描效率低和双向摆动扫描成像需安装扫描线矫正器所导致的系统复杂性高、可靠性低的缺点,设计了一种正弦加速度快速回扫的方法。对变速扫描以及正弦加速度快速回扫方法进行了仿真及实验,结果表明扫描控制系统慢速扫描与快速回扫之间状态切换稳定,扫描起止角度误差仅为1.44角秒,扫描速度稳定度为±0.5%,扫描成像过程时间误差为83μs,回扫时间误差为250μs,整个扫描周期时间偏差小于1倍像元积分时间(355μs),扫描效率达86%,在提高了扫描效率的同时减小对扫描机构的冲击与振动,满足成像要求。正弦加速度快速回扫方法对机载红外扫描成像系统快速回扫运动设计也具有一定指导意义。

摘要：针对仅配备CPU的红外成像系统,本文提出了一种基于中心点的实时目标检测方法。遵循轻量化的设计原则,首先引入了低计算成本的特征提取网络,并在此基础上设计了相应的特征融合模块以充分利用不同阶段提取的空间和上下文信息。同时为了进一步提高网络的表征能力,提出了一个背景抑制模块以完成对前景区域的特征增强,并最终通过轻量检测网络实现对目标中心点及其相应属性的预测。在红外空中目标数据集上的实验表明,本文所提方法能够在CPU上以21.69 ms每帧的速度达到90.24%的检测精度。与经典的Tiny-YOLOv3相比,在计算量和参数量仅为前者21%和11%的前提下,检测精度提高了10.94%,并且检测速度提高了10.02 ms,证明了方法在实时红外系统中的巨大应用潜力。

摘要：基于深度学习的目标检测算法取得了很大成功,显著超越了传统算法,在很多场景下甚至可以和人类相媲美。不同于可见光相机,红外相机可以在黑暗环境下识别物体,可以用于安防和无人驾驶等领域。本文提出了面向嵌入式设备的轻量级目标检测算法,并采用赛灵思的Ultrascale+MPSoC ZU3EG FPGA加速并部署该算法。加速器运行在350 MHz的时钟频率下,吞吐量达到了551 FPS,功耗仅有8.4 W。在准确率方面,该算法在FLIR数据集下IoU指标达到了73.6%。在性能方面,相比于之前相同逻辑资源下性能最好的硬件加速器Ultranet,该加速器设计将吞吐量提高了2.59倍,功耗降低了2.04倍,降低至原来的49.02%。

摘要：基于时间延迟积分的红外点目标探测系统在推扫成像过程中会受到速度失配的影响导致点目标的探测性能降低.基于调制传递函数的传统频域建模分析方法由于缺少相位传递函数的介入,无法对目标探测性能的影响进行有效分析.为了解决该问题,采用成像系统的点扩散函数以及线扩展函数建立了成像系统的速度失配模型,并对速度失配对目标检测系统的影响进行了研究.模型理论计算以及实际成像实验结果表明,当时间延迟积分级数为8级,速度失配量ΔV/V=25%时,点目标能量响应均值下降50%,当速度失配达到ΔV/V=12.5%时,点目标能量响应均值下降30%.研究结果可为后续红外时间延迟积分成像系统的设计提供参考.

摘要：多角度偏振成像仪(MAPI)可获得多光谱、多角度的偏振信息,用于反演气溶胶与云的微物理特性。偏振的高精度探测需要精确的偏振定标。由于MAPI未配置星上定标器,因此采用自然景物作为偏振定标源。建立了全视场在轨偏振定标模型,分析了水云偏振特性。选用散射角为100°的水云像元作为无偏的定标源。求解了偏振响应矩阵所需的偏振片-滤光片组合的相对透过率、镜头起偏度以及低频相对透过率,最终计算出全像面偏振响应矩阵分布。分析了偏振片-滤光片组合的相对透过率三年平均值的变化,采用实验室定标结果进行验证,得到的相对误差为0.71%。采用最小二乘法拟合了镜头起偏度、低频相对透过率随视场角的变化。采用实验室偏振定标结果进行验证,得到的中心视场相对误差为1.22%。分析了算法的不确定度,得到中心视场合成不确定度为1.27%,边缘视场合成不确定度为2.19%,满足设计指标。所提定标方法对宽视场偏振成像仪的在轨定标有一定的借鉴作用,为气溶胶反演应用提供质量保证。

摘要：为了测量大气层中分布在近红外波段（1 591~1 621 nm）的CO_2吸收光谱,设计了一种高分辨力光谱探测仪,并开展了相关原理样机的研制。对国外载荷进行分析,系统选用了平面反射光栅分光的结构形式。光谱仪由前置望远物镜及成像光谱仪组成,望远镜采用匹兹伐结构,以满足系统大相对口径、小瞬时视场的特点。通过ZEMAX进行仿真和优化设计,系统实现了0.1 nm的高光谱分辨力,在20 lp/mm处MTF大于0.65。这种方案工程实现性好,设计方法与结果合理可行。

摘要：为消除长波红外相机在轨扫描成像的地面畸变,研究了变焦扫描成像畸变消除系统控制技术。针对变焦扫描控制的多电机位置同步要求,提出一种高精度多电机位置同步算法。依据设计的变焦扫描成像控制原理,设定每个扫描时刻点变倍组电机和补偿组电机的同步位置。变焦控制系统实现与扫描控制系统的同步计时,根据当前位置和下一时刻的同步位置,每隔0.01s计算出电机的运行速度,实时对电机的速度进行控制。实验结果表明,变倍组和补偿组电机的位置同步偏差分别在±0.003mm、±0.002mm以内;沿轨方向地面分辨率的最大偏差不超过±0.047m。长波红外相机在连续变焦扫描控制过程中成像清晰,达到消除畸变的效果,满足变焦扫描成像的要求。

摘要：对风云三号(FY-3)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的黑体进行了在轨太阳污染模拟,以掌握在轨太阳污染对面源黑体的影响,同时研究了抑制太阳污染的措施。模拟了FY-3卫星轨道及全轨道周期内太阳光的入射角,使用Tracepro软件建立了太阳污染模拟的模型,利用太阳光入射与MERSI的相对位置对太阳污染进行仿真,分析了污染随光谱成像仪扫描镜旋转和卫星飞行位置的变化。最后,根据分析结果设计了太阳污染抑制措施,并对抑制效果进行了仿真验证。结果表明:在扫描镜附近区域设置遮光板,有效地抑制了太阳光的污染,使辐射量级小于0.1 W,整个太阳污染功率下降了97%以上,对黑体有良好的保护效果。另外,提出的方法提高了面源黑体温度的均匀性和稳定性,保证了红外通道星上定标精度。