一、多波段单元宽场红外成像系统（论文文献综述）
李朕阳[1]（2021）在《偏振交火航空验证关键技术研究》文中指出大气气溶胶的直接与间接影响被公认为是全球辐射平衡和气候变化的主要原因。由于大气粒子散射强偏振和弱光强的特性,偏振探测技术在气溶胶遥感领域得到了广泛应用。“偏振交火”利用同平台双偏振仪器协同观测,在大气气溶胶综合参数探测及反演方面具有明显优势。在星载遥感器发射前,开展航飞验证实验,对偏振交火关键技术进行有效验证,对于促进偏振交火技术的在轨实现具有重要意义。本文开展了偏振交火航空验证关键技术研究,主要包括星载偏振交火方案的误差敏感性分析、同平台双偏振仪器地理定位和校正方法以及偏振交叉定标方法等内容。具体来说,首先,根据星载偏振交火方案的测量原理和技术特点,对其误差敏感性进行了系统的分析,结合机载与星载的差异制定了航飞实验配置方案并搭建了航空验证系统;通过航空验证系统时间同步方法,消除了机载平台的姿态随机影响。其次,研究了同平台双偏振仪器地理定位和校正方法,通过坐标变换分别建立了观测像元与地理空间位置的对应模型,采用全球数字高程模型和仪器偏心校正对定位结果进行修正,分析了影响地理定位精度的误差源,建立了基于蒙特卡洛法的误差统计模型并完成仿真计算。仿真结果表明,飞行高度5000 m时POSP和SIPC定位精度约为25 m。最后,开展了双偏振仪器的实验验证研究,实验室条件下获取了双偏振仪器偏振和辐射定标系数,自然目标探测情况下完成了 POSP和CE318N的外场比对实验。实验结果表明,两台仪器的辐亮度一致性偏差小于4%,偏振度一致性偏差小于0.005,具有较好的一致性,验证了实验室定标数据的准确性。航飞实验数据结果表明,经偏振交叉定标后,陆地地表SIPC相对于POSP的辐亮度偏差均方根值为2.54%,偏振度偏差均方根值为0.013;海洋地表SIPC相对于POSP的辐亮度偏差均方根值为9.28%,偏振度偏差均方根为0.043,验证了双偏振仪器间交叉定标的可行性。本文的研究内容完成了偏振交火部分关键技术的前期验证,是偏振交火理论到在轨实践应用的重要环节,为星载仪器发射后的在轨应用效果预期评估提供了支撑。
卢兴威[2]（2021）在《基于DMD的投影系统设计与技术研究》文中提出传统真实场景下的红外探测系统的测试具有周期长、成本高,灵活性差等缺点。红外投影系统可以在实验室环境下模拟出测试红外探测系统所需的真实场景环境,从而快速高效地测试和计算被测红外系统的性能参数指标,在军事、航天等领域得到了广泛的研究与应用。基于DMD（Digital Micromirror Device,数字微镜器件）的红外投影系统具有高帧频、高分辨率、高对比度等优点。因此本文对DMD型红外投影系统的设计展开系统性研究。针对红外热像仪的快速测试,提出了一种基于DMD的红外投影系统设计方案,利用系统模拟靶标图像对红外热像仪的参数计算结果进行分析,验证红外投影系统的成像质量。本文主要研究内容如下:1、介绍DMD的器件结构、工作原理和驱动平台。为了显示高灰度图像,介绍三种典型的灰度调制技术。基于被测红外热像仪参数和DMD芯片参数,给出红外投影系统的设计参数指标和系统设计总体框架图。2、根据红外投影系统的整体框架图,给出照明光学系统和成像光学系统的设计参数,利用Zemax仿真软件分别模拟照明光路仿真图和成像光路仿真图,分析照明光学系统和成像光学系统的设计结果并对成像光学系统进行公差分析。分析现有DMD窗口材料的局限性,更换DMD窗口材料。3、分析红外投影系统的软件设计需求,提出系统软件设计方案,实现对DMD芯片的驱动控制,验证了DMD驱动软件的可行性。分析传统灰度调制技术的局限性,提出两种提高系统帧频的技术方案,验证两种方案分别将系统帧频提高到450Hz和520Hz。基于CUDA技术实现系统实时成像功能,实现数据采集计算功能。4、搭建系统硬件平台,分别用真实靶标和DMD模拟靶标对红外热像仪采集图像进行分析,验证模拟靶标可以采集清晰红外图像。验证红外投影系统的同步设计功能、系统的最高帧频和系统实时成像功能。分析DMD模拟靶标和真实靶标对红外热像仪MRTD和NETD计算结果的不同,得出模拟靶标具有快速测试计算的优势。
刘世凯[3]（2021）在《光学图像边缘检测技术研究》文中研究指明成像是光学最重要的应用领域之一,人类对光学成像的探索历程,最早可以追溯到中国战国时期《墨经》中记载的“小孔成像”的光学现象。后来,随着透镜结构的提出和改进,更进一步促进了几何光学的发展,增强了人们对光波前的操控,也开拓了多种成像的新方法、新领域。随着纳米加工技术的进步,基于亚波长纳米结构的光学超构表面,由于其轻薄、平面化、易集成的独特优势,在成像领域具有广阔的应用前景,例如彩色全息、宽带消色差成像、超分辨技术等。图像是人类视觉的基础,相比于平坦区域,人眼对边缘信息更为敏感,因此图像的边缘信息在人的视觉和图像分析中均占据特别关键的地位。作为一种表征物体边界的有效方法,边缘检测成为了图像处理、机器和计算机视觉中的基本工具。近几十年,光信息处理技术取得了长足进步,这也促进了图像边缘检测技术在人脸识别、高对比度成像、天文观测、自动驾驶等领域的广泛应用。相比数字图像处理,基于光模拟计算的图像空间微分方式,具有操作速度快、功耗低等独特优势,可以实时、并行、高速地进行大容量图像处理。本论文主要围绕光学图像边缘检测技术,基于超构表面和涡旋相位板的滤波器件,开展了量子图像边缘检测以及非线性图像视场增强与边缘增强成像方面的相关工作,既包含各向同性的二维边缘检测,也包含各项异性的一维边缘检测。本文主要介绍了涡旋相衬增强成像和基于自旋霍尔效应的边缘检测方式,进行了相关理论分析和图像模拟,并开展了实验探究。本论文的研究内容主要分为以下几个部分:1.实验研究了基于非线性和频过程的涡旋相衬增强成像,实现了红外光照射下物体边缘的可视化。我们借助一块PPKTP准相位匹配晶体,将携带物体信息的红外信号光（1550nm）聚焦到晶体内,使用拓扑荷l=1的涡旋光（792nm）泵浦晶体,通过在傅里叶空间中修改物体的频谱信息,最终将人眼不可见的红外图像上转换到了可见波段（525nm）,同时物体轮廓被点亮。2.研究了非线性成像中图像视场随晶体相位匹配条件的动态演化过程。我们通过精确调控晶体温度,增强了信号光的转换角度带宽,最终上转换后的图像在常规模式及边缘增强模式下均实现了最大2.1倍的成像视野调节范围。基于分步傅里叶方法和柯林斯衍射积分公式,我们做了一系列的理论计算和数值模拟,构建的模型与实验结果符合的很好。3.结合了预报单光子成像和涡旋相衬增强成像,开展了物体在极弱光场照明下的实时（0.5Hz）量子边缘检测。我们使用波长为405nm的窄带激光泵浦2cm长的PPKTP晶体,利用自发参量下转换过程产生时间能量纠缠光子对。预报端光子采用单光子探测器（SPAD）探测;成像端光子采用增强型相机（ICCD）进行外部触发探测。通过切换不同l值的涡旋滤波器,我们实现了物体全局边缘和曲边边缘的独立检测,还验证了量子图像的时间关联特性以及移动滤波器横向位置引发的阴影效应。另外,弱光探测下预报光子成像相比直接单光子成像能极大地提高图像信噪比。4.基于高效介质超构表面与高品质偏振纠缠光源,演示了非定域切换图像状态的量子光学图像边缘检测开关。实验中,我们利用激光直写的电介质超构表面作为光学图像微分器,结合透镜与偏振元件组成边缘检测系统。同时,我们制备了高保真偏振纠缠光源,通过对预报端光子的偏振状态进行投影测量,即可有选择性地触发成像端ICCD采集图像的边缘模式或者常规模式。这种符合测量的切换方式无需对成像端系统进行任何操作。由于纠缠光子对的强二阶时间关联特性,相比传统内触发的直接探测方式,符合测量的方式采集的图像具有更高的信噪比。本论文的特色和主要创新点有:1.将传统涡旋相衬技术推广到了非线性和频领域,在实验上巧妙地实现了不可见光照射下强度物体边缘的可视化,并且可以显着“点亮”被红外光照射物体的轮廓。我们利用准相位匹配晶体作为频率转换的介质,实现了图像信息从红外波段到可见光波段的转移,再通过性能优异、相对廉价的可见波段探测器完成边缘图像采集,避免了红外探测器采集图像过程中通常存在的灵敏度差、效率低、价格偏高的缺点。2.提出了一种通过控制晶体温度来精确调控图像视场的方法:在非线性成像过程中,我们实现了边缘及常规图像视场的最大2.1倍的成像视野调节范围,并且该调控方式相比其他非线性图像视场调控,例如使用宽谱光源、双波长照明、设计晶体温度梯度、旋转晶体角度等方式,操作更加简单方便,且对光源要求低。这项新技术首次展示了边缘增强与视场增强并行的图像处理方式,在生物成像、模式识别以及红外遥感等领域具有重要的潜在应用价值。3.实现了基于PPKTP准相位匹配晶体的高亮度量子预报光源照明下物体的高效实时（0.5Hz）的边缘检测。除了全局各项同性的边缘增强,我们还验证了物体特定特征的提取识别,包括直角边缘增强和定向阴影效应。利用光子对紧凑的时间关联特性及ICCD相机的光子计数模式,实验结果无需后处理即显示出了高保真和低噪声的优势,该工作为弱光场下活体生物样品的高对比度成像提供了一种新的解决方案。4.将偏振纠缠光源引入基于介质超构表面的图像边缘检测系统,实现了待检测图像状态在正常模式和边缘探测模式远程非定域开关切换,并且这种二维纳米结构可以通过激光直写技术制作在光学玻璃上,因此可以集成在传统的光学元件上。该工作是量子超表面研究在可控图像边缘检测的首次尝试,由于图像状态受到偏振后选择的控制,故在图像加密和隐写上具有潜在的应用。另外在光子照明匮乏的场景如酶反应跟踪与生物活体细胞的观察上,较高的信噪比会表现出一定的优势。该成果有望促进更多的关于量子光学和超表面材料结合的相关研究。
潘美妍[4]（2020）在《超表面调控红外热辐射及应用》文中研究说明自然界物体的红外热辐射大多是非相干光（宽光谱,无偏振,辐射率不随角度变化）,改变其温度是调控热辐射功率的唯一手段。近几十年来,随着纳米科技的发展,超表面通过波长或亚波长尺寸的结构与光相互作用产生了许多新奇的电磁场行为,为调控物体的红外热辐射提供了更多自由度。调控物体的红外热辐射在温度管理、能源利用、热信息处理等领域有着重要应用,但目前的调控技术在许多应用领域仍存在局限性。比如,面对多波段探测技术的整合,还未发展出经济有效的多波段隐身技术;圆偏振光的直接热辐射在量子计算和传感等领域有重大应用,但目前这方面的研究较少。除此之外,目前的技术还不能实现宽光谱的热辐射空间角调控。因此,本文以红外热隐身、红外热加密、能源等领域为应用背景,通过理论分析、数值仿真和实验测试等手段探究超表面对热辐射光谱、圆偏振态和空间角的调控行为。在超表面调控热辐射光谱方面,本文展示了对红外热辐射光谱的静态和动态调控。在静态光谱调控研究中,本文通过三层膜或简单光栅实现了多波段兼容的光谱选择性辐射,解决了红外热隐身与辐射制冷、激光雷达隐身、可见光迷彩隐身技术之间的光谱冲突,从而实现热管理协同的多波段（可见、红外、激光雷达）同步隐身。样品在室内外均表现出优秀的隐身功能且温度比传统红外隐身材料约低15℃。在动态光谱调控研究中,本文利用金属-电介质-金属结构的热辐射光谱响应和Ge2Sb2Te5受热相变前后的光学参数变化,在同一超表面展示了随温度变化的多幅图像,实现了温度复用的红外图像展示,丰富了热红外图像加密方法。在超表面调控热辐射圆偏振态方面,区别于现有研究中的手性结构,本文利用具备反对称性的非手性结构激发手性电磁场分布从而实现圆偏振光的直接热辐射。针对3-5 μm波段和8-14 μm波段,本文分别设计了可耐高温的纳米器件和便于制备进行实验演示的微米器件。辐射光可测得明显的圆偏振态（椭圆率绝对值|χ|～0.45）,且辐射波长和圆偏振态可随温度切换。若将该器件作为反射式的线偏振-圆偏振转换器使用,也可得到明显的左旋或右旋圆偏振光（|χ|≈0.8）。在超表面调控热辐射空间角方面,本文通过镜面不对称的超表面首次实现了宽光谱（8-14μm）的单侧空间定向热辐射。为了增强红外热辐射的空间相干性,本文以表面等离激元为中介协同光波与超表面内磁谐振之间的耦合效率。结构在辐射角[0,90°]范围内的热辐射光强达到其在辐射角[90,180°]范围内热辐射光强的两倍以上,两者辐射温度测量值相差7.1℃。本论文通过对超表面调控热辐射的系统研究,展示了超表面调控热辐射在解决技术难题方面的潜能,为推动超表面应用于日常生活和促进科技发展做出贡献。
李京辉[5]（2020）在《基于FPGA的红外偏振与光强融合实现技术研究》文中认为随着半导体工艺、电路设计和成像算法等技术的不断进步,红外探测技术已经趋于成熟,已经在越来越多的领域发挥着巨大的作用,尤其是在军事领域,如红外制导、全天候探测等领域。但随着红外探测技术发挥着越来越大的作用,用于对抗红外探测技术的红外伪装等技术也在飞速发展,传统的红外探测技术迎来了新的挑战。偏振探测技术是近年来发展起来的新兴探测技术,是利用物体表面反射光波的偏振信息对目标进行探测,这是其他传统探测技术所不具备的特点。偏振探测引入了新的探测维度,可以有效的避免常规伪装技术带来的探测干扰。同时,在雾霾、丛林等恶劣环境背景下也拥有着更强的探测能力。在传统的红外探测技术中引入偏振探测技术,可以增加红外探测的信息维度,弥补目前红外探测技术存在的缺陷,更好地对抗隔热层、伪装涂料等红外伪装技术,有效识别探测目标,同时使红外成像具备更强的立体感以及更多的细节。本文以红外微偏振探测器和FPGA芯片为基础,对实现红外偏振与光强融合技术所需要的红外偏振成像系统进行了设计,研究了该技术中所需要的算法及其实现技术。通过研究偏振成像理论和红外微偏振探测器的探测原理,对红外偏振校正技术、红外偏振成像、偏振超分辨率、红外偏振与光强融合等关键技术进行了算法研究,在Matlab平台对算法进行了仿真和效果测试,并依据仿真结果和实现难度搭建了用于FPGA的实现框架。随后对红外偏振成像、偏振超分辨率、红外偏振与光强融合算法等在FPGA实现存在的技术问题进行了研究,完成了相关Verilog代码的编写和测试,在红外偏振机芯上完成了单通道红外偏振与光强灰度融合图像输出和三通道红外偏振与光强彩色融合图像输出,实现了系统实时红外偏振探测能力。
张祥[6]（2020）在《基于视场拼接的远距离目标光电探测系统研究》文中进行了进一步梳理在远距离空中目标测量中,使用雷达探测到目标后需要使用光电成像系统对目标进行进一步的捕获和跟踪,以获得目标的图像信息和实现对目标方位的高精度测量。红外成像设备由于对目标的探测效果好和可全天候使用在远距离目标探测中得到了高度重视和广泛应用。由于目标距离远,成像系统可接收到的辐射信号很弱,因此对目标的光电捕获和跟踪要求能够以一定的分辨率和信噪比对目标进行成像。同时,由于雷达引导数据存在较大误差,因此要求系统的成像视场能覆盖一定的范围以实现对目标的可靠捕获。然而对单台成像系统而言,在成像器件尺寸和像元数确定的情况下,其镜头焦距和可覆盖的视场相互矛盾,扩大系统成像视场需要减小所使用镜头的焦距,但镜头焦距减小会导致对目标成像的分辨率下降、信噪比降低,以致系统对目标的作用距离降低。而在当前的技术水平下,单块红外成像器件由于靶面尺寸较小难以同时满足工程中系统对成像分辨率和可覆盖视场的要求。因此,在保证可以对目标进行高分辨率成像的条件下,需要使用一定的手段实现对目标区域的大视场成像。本文以某预研项目远距离目标测量为应用背景,对大视场远距离目标光电探测技术进行了研究,提出了一种通过控制相机做圆锥旋转实现大视场扫描拼接成像的方案,并根据该方案设计了大视场远距离目标光电捕获跟踪系统。本文主要内容概括如下:1、首先对远距离目标光电测量的工程应用背景进行了介绍,综述分析了远距离目标光电探测的发展现状和主要技术问题,以及红外成像器件的发展历史和现状,最后引出了本文的主要研究内容。2、对不同工程领域应用的大视场成像技术进行了调研,分析了不同大视场成像方案的特点,然后针对远距离目标捕获跟踪的工程实践需求,提出了一种基于平动式圆锥旋转的扫描式大视场拼接成像系统。该系统以扫描相机实现对目标的大视场范围捕获,以固定相机实现对目标的凝视跟踪。由于将目标捕获和跟踪功能集成于单套系统上,功能转换直接,整体数据链路短,该系统非常适合应用于远距离目标测量领域。3、为了对所提出的大视场成像系统设计方案进行验证,并更深入地理解系统构建中所涉及到的技术难点,搭建了实验样机平台。具体过程为,首先提出了相机扫描控制机构的设计方案,并基于该方案设计了系统结构;然后以DSP2812芯片为控制核心设计了系统的运动控制和相机的曝光控制流程;接下来基于该样机平台对系统成像特性进行了分析,并根据分析结果设计了系统图像处理流程;最后基于MATLAB软件设计了包含系统控制、图像采集和处理功能的用户界面。在对扫描相机的像移特性进行分析时,提出了使用维纳滤波算法对图像进行复原处理,取得了较好的效果。4、基于该实验样机平台进行了实验。首先设计了样机的校准流程,然后在校准完毕后进行了内场实验和外场实验,实验结果证明了该系统设计方案的可行性。5、在上述系统设计方案的基础上提出了一种基于中心式圆锥旋转的大视场扫描拼接成像系统,并参考上述平动式圆锥旋转系统的研究过程对该系统进行了分析。设计了相机的运动控制结构,并基于该结构对系统的成像特性进行了分析。最后,对两种成像系统进行了对比分析。本文研究针对远距离目标测量的大视场成像系统,围绕系统的设计过程展开,较为完整地论述了系统中涉及光学、机械、电子控制和图像等方面的内容,为实际系统的工程开发打下了基础。
王洪涛[7]（2019）在《类星体多波段光变研究》文中研究表明类星体自上世纪60年代被发现以来,就一直是天体物理领域的研究热点之一。而类星体最显着的特点之一就是具有很强的光变。因此,对类星体光变的研究就成为我们了解类星体内部物理机制的主要手段之一。本论文从光变的角度对类星体进行了系统性研究,主要的三个成果如下:1.基于从类星体斯隆巡天样本中随机选取的144个射电静类星体,我们对它们在光学波段的光变进行了分析。结构函数法的结果表明这些源总体是符合阻尼随机游走模型的,逐一进行分析的结果显示其中有10个源可能偏离阻尼随机游走模型,进一步用模拟的光变曲线进行验证表明其中有70%的概率偏离阻尼随机游走模型。2.基于斯隆DR7类星体样本,结合来自于WISE卫星的红外数据,我们对类星体中红外波段的光变进行了分析研究,结果分为下面四部分:（1）.结构函数在1年处的光变并没有显示出随热光度、红移、黑洞质量以及爱丁顿比的变化。（2）.在W1波段和W2波段结构函数的斜率要比前人的结果略陡,我们认为可能是由于WISE不同的采样率造成的。（3）.我们进一步调研了中红外波段光变幅度与光学波段光变幅度的关系,结果并没有表现出明显的相关性。同时进一步调研了类型体中红外波段色指数和光学波段色指数的关系,也没有发现明显的相关性。我们认为可能是由于来自更大更延展辐射区域的中红外辐射被平滑掉了,从而使得它们之间的相关性表现得不明显。（4）.我们基于射电噪子样本进一步分析了中红外波段的光变幅度与射电1.4 GHz功率之间的关系,但从结果来看并没有发现它们之间可能存在的相关性,这表明射电噪类星体的中红外辐射中来自相对论喷流部分的贡献可能是比较弱的。3.我们结合Pan-STARRS1的测光数据对窄线Seyfert 1（NLS1）星系光学波段的光变性质进行了分析,结果如下:（1）.我们分析了NLS1星系的光变幅度随相应波段光度的变化,结果显示随着源的变亮NLS1星系在光学波段的光变幅度呈现出明显变弱的趋势,与前人的分析结果一致。（2）.我们进一步分析了NLS1星系的光变幅度随MBH、L5100A、爱丁顿比等参数的变化,结果表明NLS1星系的光变随这些参数的变化没有呈现出明显的相关性。（3）.最后,我们分析了NLS1星系的光变幅度随射电噪度的变化,结果显示随着射电噪度的增加NLS1星系的光变呈现出比较明显增大的趋势。同时我们进一步分析了NLS1星系的光变与射电1.4 GHz功率的关系,并没有发现光变与1.4 GHz功率的相关性。我们认为可能是由于NLS1星系光学波段的光变较弱,从而从统计角度比较难发现喷流成分对射电光变的贡献。我们下一步计划对光变较强的几个NLS1的光变进行更加细致的研究,来进一步验证射电喷流部分对光学波段光变可能存在的贡献。最后,我们对类星体光变领域的未来发展趋势进行了展望。随着诸如LSST、eROSITA等巡天项目的不断投入使用,类星体领域期待会有更多激动人心的发现。
王文秀[8]（2019）在《红外遥感图像舰船目标在线检测关键技术研究》文中指出高效的遥感信息在轨处理技术对扩展遥感应用范围、提高遥感应用效率有重要的意义。本文研究高分辨率空间红外成像遥感的目标在线检测技术,属于前沿性的工作。论文的主要工作和创新点包括:1)课题调研和分析舰船的成像机理、成像特性、海面温度分布与变化,并分析探测器波段、成像方式及灵敏度的需求。在此基础上,研制数据采集子系统,解决算法验证的数据源问题。针对获取数据的特点,提出了从图像预处理到在线目标检测的完整处理流程和硬件框架。2)图像预处理方面,开展了提升图像质量的非均匀性校正和盲元处理技术研究。提出一种基于曲率正则化的红外条纹非均匀性校正方法,从正则化角度出发,引入改进的曲率正则项,高效去除图像中的条纹非均匀性。针对盲元噪声,提出一种改进的方向信息测度非线性扩散的方法,在方向信息测度非线性扩散模型的基础上,利用置信度概念实现更精确检测,有效去除噪声的同时,保留更多的细节信息。3)舰船目标检测方面,分别对基于传统、基于深度学习的舰船检测方法深入研究。针对传统方法,论文提出一种基于显着性的红外遥感图像舰船目标检测方法,结合显着性与稳定性因素保留合理的候选区域,实现了舰船目标的有效检测。基于深度学习方法中,首次提出一种轻量级编码-解码结构的舰船检测网络,结合二值神经网络与语义分割网络的优点,降低存储及运算资源的消耗的同时,实现实时、可靠的检测。过程中,研究了图像质量对检测效果的影响,为算法的工程实用化奠定基础。4)软硬件在线实现方面,针对未来的工程应用需求,开展基于低功耗硬件平台的算法实现工作。设计了硬件整体框架,分析检测方法硬件实现的资源需求,并完成了基于轻量级编码-解码网络的嵌入式软件开发,实现了目标检测的功能,验证了检测方法的有效性及在线实现的可行性。本课题是天基高分辨率成像遥感在轨目标检测的前期探索,对空间红外遥感的在轨舰船实时检测的流程、算法及软硬件实现等关键技术开展研究,初步验证了可行性,有重要的学术及应用价值,为后续工程应用打下基础。
李晨阳[9]（2019）在《基于三维场景的红外成像仿真系统及实现》文中进行了进一步梳理近几年来,由于红外成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透能力强和可以全天时工作等优点,在军用和民用领域得到了广泛的应用。例如在军用领域,研制出能够捕获各种目标的红外制导系统以及各种红外对抗装备,在现代战争中是一个非常重要的问题。在民用领域,各种红外安防设备的出现,极大地保障了人们生活的安全。在这其中,急需大量各种条件下的红外图像进行测试、训练和评估。但是现阶段通过靶场试验获取红外图像时,一方面需要耗费很长的时间和大量的人力、物力和财力,同时又很难获取到不同时间、不同环境下的各种红外图像,而且许多的地物军事目标的红外图像很难拍摄到,这样将很大程度上影响到各种红外系统性能的测评。本文以构建支持多波段的红外仿真系统为目标,对红外成像链路、仿真框架设计与仿真系统计算性能等关键问题进行了研究,最终完成了对不同波段的红外图像的模拟,对于后续国内自主研发相关的商业软件具有一定的参考意义。论文主要贡献包括:（1）基于辐射传输理论,通过对太阳、大气和地物热辐射对红外成像的影响进行分析,完善并确立整个红外仿真过程中需要考虑的因素,进而建立了红外成像链路数学模型。在分析和建模过程中,充分考虑了外界环境与场景、场景内部地物之间的相互作用关系,使建立的模型更加精确,进而提高仿真图像的准确性。（2）基于以上建立的红外成像链路模型,提出了一种基于三维场景的红外成像仿真框架。依据国外成熟的商业仿真软件在设计过程中遵循的模块化、层次化和系统化等设计原则,将仿真框架按照红外成像过程划分为不同的模块,同时针对不同的模块进一步进行层次划分,并对每个部分的关键技术进行了分析和研究。（3）针对基于三维场景的成像仿真计算耗时问题,提出了一种高性能仿真计算优化方法,通过对仿真流程采用离线与在线相结合的设计优化方法,同时针对关键计算模块利用GPU进行并行加速优化,最终显着提升了计算效率。经过对十万面片级规模的场景计算性能的实验分析,与未优化的计算性能相比,优化后系统实现了十倍左右的加速比提升。（4）设计研制了一套基于三维场景的红外成像仿真原型系统,实现了不同波段,不同时间段,不同能见度条件下红外图像序列生成。经对仿真结果综合分析,红外温度反演结果符合实测温度变化趋势,序列仿真图像结果能够逼真反映实际场景物理变化规律,验证了论文所提出的框架和模型方法的适用性和有效性。
李文豪[10]（2018）在《天基空间目标红外辐射特性分析与目标工作信息反演》文中认为随着空间态势感知在国家安全等领域的作用越来越重要,现有的地基空间目标可见光探测系统、地基空间目标红外探测系统和天基空间目标可见光探测系统已经逐渐发展成熟,发展新的空间态势感知手段以弥补这些感知手段的不足很有必要。本文研究了空间态势感知发展完善过程中必不可少的一种手段——天基空间目标红外辐射特性及其获取。由于复杂的轨道热辐射的影响,空间目标在轨运行过程中会经历几十度甚至上百度的温度交变。多层隔热材料是目前最常用的空间目标包覆材料,它可以大幅减小轨道热辐射对空间目标内部载荷的影响。与此同时,空间目标内部产生的多余热量也不能有效地通过空间目标表面排放到太空中。往往需要使用热控系统将这些多余热量转移到位于空间目标外表面的辐射散热器,由其以热辐射的形式向空间辐射。如辐射散热器等这种空间目标外表面的区域可以被看做红外特征源。这些红外特征源与空间目标内部载荷的工作状态有关,通过对其进行观察可以实现对空间目标工作状态的推断。本文的主要研究内容如下:（1）建立了基于辐射散热的空间目标红外辐射模型。针对空间目标的辐射散热器等红外特征源,将空间目标外表面分为一般区域和散热区域,并分别建立能量方程,研究其辐射特性。根据空间目标的辐射特性研究了空间目标辐射测量系统工作波段的选择,得出结论,长波波段的辐射强度更强,适合进行测量工作。（2）提出了基于阈值统计的空间图像降噪方法和基于配准统计的非均匀性校正方法。针对天基空间目标图像的背景为深空的特点,通过选择阈值将目标提取出来,对剩余区域进行统计,利用区间估计的方法,得到图像加性噪声在一定置信度下的置信区间,进而计算出信号在该置信度下的置信区间,达到降噪的目的。仿真结果显示,该方法使图像的局部SNR提高了约27.93,降噪效果明显优于均值滤波、中值滤波和小波阈值去噪算法。利用标定后红外成像系统增益漂移的随机性,对第2至n幅图像与第1幅图像配准后做商,并对商值进行统计,利用区间估计得到第2至n幅图像的统计增益与第1幅图像目标对应区域增益之比的置信区间,由于第2至n幅图像增益的统计均值已知,进而可得到校正后的第1幅图像。仿真结果显示,该方法使图像的局部SNR提高了约29.13,可以有效减小非均匀性的影响。（3）研究了工作波段、成像系统噪声和点扩散函数误差对天基空间面目标温度反演的影响。辐亮度测温、比色测温和光谱测温是常用的三种测温方法,通过在不同工作波段、不同成像系统噪声和不同点扩散函数误差下利用这三种方法反演空间目标的辐射散热器温度,得出结论,中波波段的辐亮度测温误差小于长波波段的辐亮度测温误差,长波波段的比色测温误差小于中波波段的测温误差;相同成像系统噪声水平下,辐亮度测温的误差最小,比色测温的误差次之,光谱测温的误差最大;相同点扩散函数误差下,中波波段的测温误差小于长波波段的测温误差。（4）研究了环境辐射波动、包覆材料退化和成像系统噪声导致的最小可分辨空间目标辐射散热功率变化值,并提出了一种反演空间目标辐射散热功率变化率的方法。通过研究环境辐射波动、包覆材料退化和成像系统噪声等因素对空间目标辐射散热器温度的影响,可以得到最小可分辨辐射散热功率变化值。研究结果显示,太阳辐射波动±1%导致的最小可分辨辐射散热功率变化值最大为[-0.1622W,0.1496W],太阳吸收比?0.01导致的最小可分辨辐射散热功率变化值最大为[-0.1591W,0.1467W],增益噪声为N（1,0.01）时置信度为99.37%的最小可分辨辐射散热功率变化值置信区间为[-2.2219W,2.2276W],偏置噪声为N（105,104）时置信度为99.37%的最小可分辨辐射散热功率变化值置信区间为[-0.0490W,0.0613W]。当辐射散热器的散热功率发生变化时,能量方程中变化的量只有内部散热功率和温度,通过在选取两个时间间隔相同的四个时间点,对能量方程两两做差并求解方程组,可以得到辐射散热器的散热功率变化率。仿真结果显示,当辐射散热器的散热功率以1W/s的速率变化时,该方法计算得到的散热功率变化速率为0.9754W/s,相对误差约为2.46%。
二、多波段单元宽场红外成像系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多波段单元宽场红外成像系统（论文提纲范文）
（1）偏振交火航空验证关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 偏振遥感技术发展现状 |
| 1.2.1 星载偏振遥感技术发展现状 |
| 1.2.2 机载偏振遥感技术发展现状 |
| 1.3 多载荷多手段综合探测 |
| 1.4 本论文研究的必要性 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第2章 偏振交火原理及系统验证需求分析 |
| 2.1 偏振交火技术工作原理 |
| 2.1.1 偏振交火遥感器测量原理 |
| 2.1.2 偏振交火关键技术 |
| 2.2 偏振交火误差敏感性分析 |
| 2.3 机载验证系统验证目标及需求分析 |
| 2.3.1 机载验证系统验证目标 |
| 2.3.2 机载验证系统需求分析 |
| 2.4 机载平台配置要素 |
| 2.4.1 差异性 |
| 2.4.2 可验证性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 偏振交火航空验证系统 |
| 3.1 同平台偏振仪器 |
| 3.1.1 高精度偏振扫描仪 |
| 3.1.2 同时偏振相机 |
| 3.1.3 数据预处理方法 |
| 3.2 航空验证平台电控系统设计 |
| 3.2.1 数据采集与控制单元 |
| 3.2.2 姿态位置测量单元 |
| 3.2.3 热控方案设计 |
| 3.2.4 采集软件设计 |
| 3.2.5 工作流程设计 |
| 3.2.6 时统方案设计 |
| 3.3 空间响应一致性设计 |
| 3.3.1 SIPC图像配准 |
| 3.3.2 基于空间响应的POSP与SIPC视场匹配 |
| 3.4 实验室定标 |
| 3.4.1 POSP实验室定标 |
| 3.4.2 SIPC实验室定标 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 同平台偏振仪器地理定位方法研究 |
| 4.1 POS辅助航空定位基本原理 |
| 4.1.1 POS系统概述 |
| 4.1.2 POS系统测量原理 |
| 4.2 相关坐标系及其转换 |
| 4.2.1 相关坐标系 |
| 4.2.2 坐标系之间的转换 |
| 4.3 SIPC几何标定 |
| 4.4 同平台双偏振仪器地理定位及校正方法 |
| 4.5 地理定位精度分析 |
| 4.5.1 地理定位主要误差源 |
| 4.5.2 地理定位误差模型 |
| 4.5.3 地理定位误差仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 同平台偏振仪器实验验证研究 |
| 5.1 地面验证试验 |
| 5.1.1 实验设置 |
| 5.1.2 光谱匹配 |
| 5.1.3 数据比对 |
| 5.1.4 偏差分析 |
| 5.2 机载验证试验 |
| 5.2.1 实验情况 |
| 5.2.2 地理定位及空间响应验证 |
| 5.2.3 交叉定标验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作的总结 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 英文简写 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（2）基于DMD的投影系统设计与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 红外仿真技术概述 |
| 1.2.1 直接红外辐射型仿真技术 |
| 1.2.2 红外辐射调制型仿真技术 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 论文主要工作内容与章节安排 |
| 第二章 红外投影系统的设计原理 |
| 2.1 DMD工作原理 |
| 2.1.1 DMD的结构 |
| 2.1.2 DMD的工作原理 |
| 2.1.3 DMD的工作方式 |
| 2.2 DMD灰度调制技术 |
| 2.2.1 空间灰度调制技术 |
| 2.2.2 时间灰度调制技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 红外投影系统的光学系统设计 |
| 3.1 红外投影系统的总体设计方案 |
| 3.1.1 红外投影系统的参数确定 |
| 3.1.2 红外投影系统的总体设计框架图 |
| 3.2 照明系统设计 |
| 3.2.1 红外光源选择 |
| 3.2.2 照明系统结构选择 |
| 3.2.3 照明光学系统设计 |
| 3.2.4 照明系统设计结果分析 |
| 3.3 成像系统设计 |
| 3.3.1 成像系统参数分析及确定 |
| 3.3.2 成像系统光路设计 |
| 3.3.3 成像系统设计结果分析 |
| 3.3.4 DMD窗口材料更换 |
| 3.4 成像系统公差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 红外投影系统的软件设计 |
| 4.1 软件需求分析和总体设计方案 |
| 4.1.1 软件设计需求分析 |
| 4.1.2 驱动平台介绍 |
| 4.2 DMD控制软件系统设计 |
| 4.2.1 USB通信模块设计 |
| 4.2.2 数据存储与接收设计 |
| 4.2.3 DMD控制系统设计 |
| 4.2.4 DMD控制软件功能验证 |
| 4.3 .数据处理方案设计 |
| 4.3.1 灰度调制方案分析 |
| 4.3.2 图像数据预处理 |
| 4.3.3 实时成像方案 |
| 4.4 数据采集方案设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 红外投影系统的性能分析 |
| 5.1 红外投影系统功能验证 |
| 5.1.1 图像采集显示结果 |
| 5.2 红外投影系统指标验证 |
| 5.2.1 系统帧频同步性能分析 |
| 5.2.2 系统最高帧频分析 |
| 5.2.3 实时成像性能分析 |
| 5.2.4 红外热像仪参数计算分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）光学图像边缘检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 图像处理技术简介 |
| 1.1.1 光学图像处理技术 |
| 1.1.2 数字图像处理技术 |
| 1.2 光学系统的成像分析 |
| 1.2.1 透镜的变换性质 |
| 1.2.2 点扩散函数与光学传递函数 |
| 1.3 超构表面中涉及的一些基本概念 |
| 1.3.1 广义斯奈尔定律 |
| 1.3.2 Pancharatnam-Berry相位 |
| 1.3.3 光的自旋轨道耦合 |
| 1.4 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第2章 光学边缘检测技术 |
| 2.1 涡旋相衬增强成像 |
| 2.1.1 研究背景 |
| 2.1.2 基本原理 |
| 2.2 基于微纳结构和器件的边缘检测 |
| 2.2.1 研究背景 |
| 2.2.2 基本原理 |
| 2.3 边缘检测在各类成像方式中的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 基于视场增强与边缘增强的上转换成像 |
| 3.1 非线性图像处理技术发展现状与应用 |
| 3.2 理论模型与模拟 |
| 3.3 上转换成像实验装置 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.4.1 上转换涡旋相衬增强成像 |
| 3.4.2 上转换视场增强成像 |
| 3.4.3 边缘增强与视场增强并行的图像处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于纠缠与超表面的动态可切换边缘检测 |
| 4.1 光学空间微分器理论模型与模拟 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.2.1 实验装置与超表面样品表征 |
| 4.2.2 偏振纠缠光源的制备与表征 |
| 4.2.3 基于纠缠的量子边缘检测 |
| 4.2.4 成像方式对比与噪声分析 |
| 4.2.5 光刻掩模版的设计与加工 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 实时量子边缘增强成像 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.2.1 基于涡旋滤波器的两类图像边缘增强 |
| 5.2.2 图像的阴影效应 |
| 5.2.3 ICCD相机的三类图像采集方式对比 |
| 5.2.4 量子成像的实时特性 |
| 5.2.5 符合图像的时间关联特性 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的总结 |
| 6.2 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与获得的奖项 |
（4）超表面调控红外热辐射及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题研究目的与意义 |
| 1.2 超表面调控热辐射研究进展 |
| 1.2.1 超表面调控热辐射光谱研究现状 |
| 1.2.2 超表面调控热辐射偏振研究现状 |
| 1.2.3 超表面调控热辐射空间角研究现状 |
| 1.3 超表面调控热辐射应用研究进展 |
| 1.3.1 超表面调控热辐射在红外隐身领域的应用 |
| 1.3.2 超表面调控热辐射在红外图像热加密领域的应用 |
| 1.3.3 超表面调控热辐射在能源领域的应用 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 2 超表面调控红外热辐射研究方法 |
| 2.1 超表面红外热辐射调控基础 |
| 2.1.1 红外光谱划分 |
| 2.1.2 热辐射原理 |
| 2.1.3 超表面典型光学谐振 |
| 2.1.4 热辐射时域耦合模理论 |
| 2.2 超表面红外热辐射数值计算方法 |
| 2.2.1 经典时域耦合模理论 |
| 2.2.2 有限时域差分算法 |
| 2.2.3 有限元算法 |
| 2.2.4 两种数值计算方法优缺点 |
| 2.3 超表面热辐射结构加工与表征 |
| 2.3.1 加工制备方法 |
| 2.3.2 表面形貌表征 |
| 2.3.3 光学特性表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 超表面红外热辐射光谱调控及应用 |
| 3.1 静态调控应用——兼容热管理功能的多波段隐身 |
| 3.1.1 结构功能与需求 |
| 3.1.2 结构设计及光谱 |
| 3.1.3 角度与偏振特性 |
| 3.1.4 样品制备及光谱测试 |
| 3.1.5 样品隐身功能 |
| 3.1.6 样品热管理功能 |
| 3.1.7 进一步性能优化 |
| 3.1.8 本节小结 |
| 3.2 动态调控应用——温度复用热成像及红外加密 |
| 3.2.1 结构功能与需求 |
| 3.2.2 结构设计及其光谱特性 |
| 3.2.3 样品性能展示 |
| 3.2.4 红外多重热加密功能 |
| 3.2.5 本节小结 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 超表面红外热辐射圆偏振调控及应用 |
| 4.1 反对称结构的圆偏振光选择性吸收 |
| 4.1.1 结构设计及材料组成 |
| 4.1.2 光谱特性分析 |
| 4.1.3 近场电磁场分布特性 |
| 4.1.4 空间角分辨特性 |
| 4.1.5 应用展示 |
| 4.2 基于非手性超表面的圆偏振辐射器 |
| 4.2.1 结构设计及其光学特性 |
| 4.2.2 结构样品展示 |
| 4.2.3 样品热辐射性能 |
| 4.2.4 样品偏振转换性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 超表面红外热辐射空间角调控及应用 |
| 5.1 结构设计及其光学性质 |
| 5.1.1 器件结构及其角分辨光谱 |
| 5.1.2 热辐射偏振特性分析 |
| 5.1.3 光谱对结构参数依赖性 |
| 5.2 光学共振和耦合模式分析 |
| 5.2.1 结构内谐振及其近场光学分布 |
| 5.2.2 共振耦合行为分析 |
| 5.3 样品性能展示 |
| 5.3.1 样品表面形貌 |
| 5.3.2 光学特性分析 |
| 5.3.3 红外光谱表征 |
| 5.3.4 红外图像表征 |
| 5.4 应用展示 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士期间所取得的科研成果 |
（5）基于FPGA的红外偏振与光强融合实现技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 基于FPGA的红外偏振与光强图像融合系统 |
| 2.1 红外偏振成像原理 |
| 2.1.1 红外偏振成像理论基础 |
| 2.1.2 偏振信息表示方法 |
| 2.1.3 红外偏振探测技术 |
| 2.2 红外偏振与光强图像融合成像系统设计 |
| 2.3 系统主要器件选型 |
| 2.3.1 红外偏振信息采集系统 |
| 2.3.2 红外偏振信息处理系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 红外偏振与光强融合系统算法介绍 |
| 3.1 红外偏振与光强图像融合系统算法流程 |
| 3.2 偏振信息提取算法 |
| 3.2.1 偏振非均匀性校正方法 |
| 3.2.2 偏振图像的计算 |
| 3.3 红外偏振与光强图像预处理 |
| 3.3.1 分辨率还原算法 |
| 3.3.2 基于导向滤波的偏振去噪算法 |
| 3.3.3 基于自适应直方图均衡化的偏振信息增强 |
| 3.4 红外偏振与光强图像融合算法 |
| 3.4.1 灰度级融合 |
| 3.4.1.1 偏振图像特征提取 |
| 3.4.1.2 融合规则 |
| 3.4.2 基于HSV色彩空间的3通道彩色融合 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于FPGA的红外偏振与光强图像融合算法Verilog程序设计 |
| 4.1 基于相关梯度插值的超分辨率算法实现 |
| 4.2 基于FPGA的斯托克斯矢量计算方法 |
| 4.3 基于FPGA的偏振数据计算方法 |
| 4.4 基于FPGA的导向滤波实现 |
| 4.5 基于bt656格式的偏振数据编码 |
| 4.6 基于FPGA的自适应直方图均衡实现 |
| 4.7 实现结果测试 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果及获奖情况 |
（6）基于视场拼接的远距离目标光电探测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 远距离空中目标光电探测 |
| 1.1.2 目标光电捕获基本技术问题 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 论文主要内容和章节安排 |
| 第2章 大视场远距离目标光电捕获跟踪系统总体方案设计 |
| 2.1 大视场拼接技术 |
| 2.1.1 内视场拼接 |
| 2.1.2 外视场拼接 |
| 2.1.3 总结 |
| 2.2 基于圆锥旋转的大视场扫描拼接方案设计 |
| 2.2.1 大视场扫描方案设计 |
| 2.2.2 目标捕获跟踪成像系统总体方案设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 大视场扫描拼接成像系统设计 |
| 3.1 系统结构设计 |
| 3.1.1 相机运动控制机构简图设计 |
| 3.1.2 系统整体结构设计 |
| 3.1.3 球杆卡槽结构设计 |
| 3.1.4 偏心距调节结构设计 |
| 3.1.5 平衡设计 |
| 3.1.6 结构运动误差分析 |
| 3.2 结构振动特性分析 |
| 3.2.1 赫兹公式 |
| 3.2.2 轴承的有限元建模 |
| 3.2.3 样机结构振动特性分析 |
| 3.3 相机曝光控制流程设计 |
| 3.3.1 原动机选型 |
| 3.3.2 旋转位置反馈器件 |
| 3.3.3 核心控制芯片选型 |
| 3.3.4 相机曝光控制方案 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 扫描拼接成像系统成像特性分析 |
| 4.1 相机成像投影特性分析 |
| 4.1.1 相机成像光路投影过程 |
| 4.1.2 扫描相机子系统成像投影分析 |
| 4.2 扫描相机像移特性分析 |
| 4.2.1 像移特性分析 |
| 4.2.2 像移模糊图像复原 |
| 4.2.3 像移的非盲去卷积处理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 大视场拼接成像系统实验分析 |
| 5.1 相机曝光控制流程详细设计 |
| 5.2 系统图像拼接处理流程 |
| 5.2.1 图像预处理 |
| 5.2.2 图像配准 |
| 5.2.3 图像融合 |
| 5.3实验 |
| 5.3.1 实验样机平台 |
| 5.3.2 样机平台校准 |
| 5.3.3 实验分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 中心旋转式大视场远距离目标光电捕获跟踪系统 |
| 6.1 中心旋转式扫描拼接成像系统设计方案 |
| 6.2 子系统结构设计 |
| 6.2.1 导电滑环 |
| 6.2.2 子系统结构设计 |
| 6.2.3 楔形支撑块底面倾斜角度设计 |
| 6.3 子系统控制设计 |
| 6.4 扫描相机成像特性分析 |
| 6.4.1 扫描相机成像投影特性分析 |
| 6.4.2 扫描相机像移特性分析 |
| 6.5 两种基于圆锥旋转的扫描式大视场拼接成像系统的对比分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）类星体多波段光变研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 类星体的发现 |
| 1.3 活动星系核的分类 |
| 1.3.1 Ⅰ型AGNs和Ⅱ型AGNs |
| 1.3.2 统一模型 |
| 1.4 活动星系核的多波段特征 |
| 1.4.1 射电波段 |
| 1.4.2 红外波段 |
| 1.4.3 光学—紫外波段 |
| 1.4.4 X射线波段 |
| 1.4.5 伽马射线波段 |
| 1.5 活动星系核的结构 |
| 1.5.1 吸积盘 |
| 1.5.2 尘埃环 |
| 1.5.3 宽线区 |
| 1.5.4 窄线区 |
| 1.5.5 喷流 |
| 1.6 类星体光变研究进展 |
| 1.6.1 射电静类星体的光变 |
| 1.6.2 射电噪类星体的光变 |
| 1.6.3 类星体发射线/吸收线的光变 |
| 1.6.4 光变研究的方法 |
| 1.6.5 AGNs的光变与其它物理参数之间的关系 |
| 第二章 射电静类星体阻尼随机行走模型的检验 |
| 2.1 简介 |
| 2.2 研究背景 |
| 2.3 数据 |
| 2.4 分析方法 |
| 2.4.1 阻尼随机行走模型介绍 |
| 2.4.2 结构函数法 |
| 2.5 分析结果 |
| 2.5.1 144个类星体的结构函数合并的结果 |
| 2.5.2 偏离DRW模型的类星体 |
| 2.6 偏离DRW模型可能的物理起源 |
| 2.7 结论 |
| 第三章 基于WISE数据的类星体中红外波段光变研究 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 研究背景 |
| 3.3 样本和数据来源 |
| 3.3.1 WISE简介 |
| 3.3.2 样本及光变曲线数据 |
| 3.4 分析方法 |
| 3.4.1 结构函数法 |
| 3.4.2 光变幅度的计算 |
| 3.5 分析结果 |
| 3.5.1 在W1、W2、W3和W4波段用总体结构函数的分析结果 |
| 3.5.2 光变幅度与红移、热光度、爱丁顿比以及黑洞质量的关系 |
| 3.5.3 测量误差σ_m的累加分布 |
| 3.5.4 中红外波段光变和光学波段光变之间的关系 |
| 3.5.5 中红外波段的色指数与光学波段色指数的变化关系 |
| 3.5.6 中红外波段光变与射电光度之间的关系 |
| 3.6 讨论 |
| 3.7 结论 |
| 第四章 窄线Seyfert1样本光学波段光变研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 数据 |
| 4.2.1 窄线Seyfert 1样本 |
| 4.2.2 Pan-STARRS1简介 |
| 4.3 分析方法 |
| 4.4 分析结果 |
| 4.4.1 光变幅度随光度的变化 |
| 4.4.2 光变幅度随MBH、L5100A、爱丁顿比等参数的变化关系 |
| 4.4.3 光变幅度随射电噪度的变化 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 展望 |
| 参考文献 |
| 科研工作 |
| 致谢 |
（8）红外遥感图像舰船目标在线检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.2.1 红外与遥感探测国内外现状 |
| 1.2.2 星上舰船监测国内外现状 |
| 1.2.3 舰船目标检测方法现状 |
| 1.2.4 现有问题与探索方向 |
| 1.3 应用前景及意义 |
| 1.4 重点研究内容和章节安排 |
| 第2章 舰船红外成像特性与检测的关键技术方案 |
| 2.1 红外图像舰船检测可行性分析 |
| 2.1.1 红外遥感舰船成像机理与辐射特点 |
| 2.1.2 海表温度特性分析 |
| 2.1.3 舰船与海面背景间的灵敏度需求 |
| 2.1.4 舰船红外成像场景与成像能力 |
| 2.2 数据采集子系统方案研究 |
| 2.2.1 缩比模拟场景设计 |
| 2.2.2 探测器 |
| 2.2.3 低噪声数据采集关键模块设计 |
| 2.3 舰船检测关键技术方案 |
| 2.4 小结与讨论 |
| 第3章 红外舰船图像的预处理 |
| 3.1 红外舰船图像的基本特性与预处理需求 |
| 3.2 红外图像非均匀性校正背景 |
| 3.2.1 非均匀性定义 |
| 3.2.2 非均匀性校正相关方法 |
| 3.3 一种曲率正则化的条纹非均匀性校正方法 |
| 3.3.1 曲率正则化校正方法探索 |
| 3.3.2 高斯曲率滤波与改进模型 |
| 3.3.3 细节优化策略 |
| 3.3.4 校正结果分析 |
| 3.4 基于方向信息测度非线性扩散方法的盲元处理 |
| 3.4.1 盲元机理与方法 |
| 3.4.2 改进的方向信息测度的非线性扩散方法 |
| 3.4.3 改进的方法 |
| 3.4.4 盲元校正实验与评价 |
| 3.5 小结与讨论 |
| 第4章 红外图像舰船实时检测算法研究 |
| 4.1 红外图像舰船实时检测中的问题与探索方向 |
| 4.2 基于视觉显着性的红外图像舰船目标检测方法 |
| 4.2.1 基于显着性、稳定性特征离岸候选区域 |
| 4.2.2 靠岸候选区域提取 |
| 4.2.3 船只特征提取 |
| 4.2.4 实验结果与分析 |
| 4.3 深度学习方法基础理论 |
| 4.3.1 CNN基础 |
| 4.3.2 深度学习舰船检测方法改进方向 |
| 4.4 轻量级神经网络红外遥感图像舰船目标检测 |
| 4.4.1 CNN面临的挑战与BNN问世 |
| 4.4.2 二值神经网络与发展 |
| 4.4.3 编码-解码结构二值神经网络 |
| 4.4.4 网络中的函数 |
| 4.4.5 数据集构建过程 |
| 4.4.6 训练与平台 |
| 4.4.7 二值神经网络结果分析 |
| 4.5 图像质量与舰船检测精度关系探索 |
| 4.5.1 非均匀性对识别结果的影响 |
| 4.5.2 分辨率对检测结果的影响 |
| 4.6 小结与讨论 |
| 第5章 舰船目标检测的硬件实现方案 |
| 5.1 舰船检测的硬件实现方案 |
| 5.2 舰船检测硬件实现 |
| 5.2.1 硬件处理器选取 |
| 5.2.2 检测方法资源需求与硬件选取 |
| 5.2.3 算法关键模块硬件方案 |
| 5.2.4 硬件实现结果分析 |
| 5.3 系统在轨校正参数注入方案 |
| 5.4 小结与讨论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）基于三维场景的红外成像仿真系统及实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 存在的问题及不足 |
| 1.3 本文章节安排 |
| 第2章 红外成像链路数学建模 |
| 2.1 红外辐射基础理论 |
| 2.1.1 基本辐射量 |
| 2.1.2 黑体与黑体辐射 |
| 2.1.3 普朗克黑体辐射定律 |
| 2.1.4 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 |
| 2.1.5 维恩位移定律 |
| 2.1.6 基尔霍夫定律 |
| 2.2 辐射能量传递过程 |
| 2.3 红外成像链路模型 |
| 2.3.1 下行入射辐射模型 |
| 2.3.2 零视距辐射模型 |
| 2.3.3 上行出射辐射模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 红外成像仿真框架构建 |
| 3.1 红外仿真框架概述 |
| 3.2 三维场景的构建 |
| 3.2.1 几何模型的构建 |
| 3.2.2 纹理和材质数据映射 |
| 3.3 大气要素计算 |
| 3.3.1 基本参数计算 |
| 3.3.2 计算结果存储 |
| 3.4 场景可见性计算 |
| 3.4.1 算法原理 |
| 3.4.2 计算策略 |
| 3.5 辐射能量场计算 |
| 3.5.1 温度能量场 |
| 3.5.2 入射能量场 |
| 3.5.3 出射能量场 |
| 3.6 混合像元 |
| 3.7 红外成像系统模型 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于GPU的辐射场计算加速 |
| 4.1 设计概述 |
| 4.2 并行计算原理 |
| 4.3 辐射能量场的并行计算 |
| 4.3.1 温度能量场的并行计算 |
| 4.3.2 入射能量场的并行计算 |
| 4.3.3 出射能量场的并行计算 |
| 4.4 计算性能优化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 红外仿真软件系统设计与实现 |
| 5.1 软件系统概述 |
| 5.2 软件仿真环境 |
| 5.3 系统模块接口设计 |
| 5.3.1 数据预计算阶段 |
| 5.3.2 辐射场计算阶段 |
| 5.3.3 红外仿真图像生成阶段 |
| 5.4 仿真实验与分析 |
| 5.4.1 三维场景设计 |
| 5.4.2 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）天基空间目标红外辐射特性分析与目标工作信息反演（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 天基空间目标红外监视系统 |
| 1.2.2 空间目标红外辐射特性建模与分析 |
| 1.2.3 红外成像系统仿真 |
| 1.2.4 温度场测量 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 基于辐射散热的空间目标红外辐射模型 |
| 2.1 空间目标的分类及其红外特征源 |
| 2.1.1 空间目标的分类 |
| 2.1.2 空间目标的红外特征源 |
| 2.1.3 空间目标外表面材料的光学特性 |
| 2.2 空间目标运行的环境辐射 |
| 2.2.1 太阳辐射 |
| 2.2.2 地球-大气自发辐射和反射太阳辐射 |
| 2.2.3 月球反射太阳辐射 |
| 2.3 基于辐射散热的空间目标辐射模型 |
| 2.3.1 基于辐射散热的空间目标自发辐射模型 |
| 2.3.2 空间目标反射辐射模型 |
| 2.3.3 空间目标辐射模型仿真可信性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 空间目标辐射特性 |
| 3.1 空间目标吸收的环境辐射 |
| 3.1.1 空间目标吸收的太阳辐射 |
| 3.1.2 空间目标吸收的地球-大气反射太阳辐射 |
| 3.1.3 空间目标吸收的地球-大气自发辐射 |
| 3.2 太阳同步轨道空间目标的温度场分布 |
| 3.2.1 地球位于地日平均距离 |
| 3.2.2 地球位于近日点及远日点 |
| 3.2.3 包覆材料退化 |
| 3.3 对地静止轨道空间目标的温度场分布 |
| 3.3.1 地球位于地日平均距离 |
| 3.3.2 地球位于近日点及远日点 |
| 3.3.3 包覆材料退化 |
| 3.4 空间目标的辐射特性分析 |
| 3.4.1 空间目标的自发辐射特性 |
| 3.4.2 空间目标的反射辐射特性 |
| 3.4.3 空间目标探测波段选择分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 空间红外成像系统退化模型 |
| 4.1 空间红外成像系统模型 |
| 4.1.1 红外光学系统模型 |
| 4.1.2 红外焦平面探测器模型 |
| 4.1.3 红外成像系统的定标 |
| 4.2 成像系统参数和观察距离对成像的影响 |
| 4.2.1 成像系统参数对成像的影响 |
| 4.2.2 观察距离对成像的影响 |
| 4.3 杂散光对成像的影响 |
| 4.3.1 天基空间目标红外成像系统的杂散光来源 |
| 4.3.2 杂散光抑制方法 |
| 4.4 探测器噪声对成像的影响 |
| 4.4.1 噪声等效电子数 |
| 4.4.2 探测器非均匀性对成像的影响 |
| 4.5 成像系统与空间目标相对位置对成像的影响 |
| 4.5.1 成像系统与空间目标的相对位置关系 |
| 4.5.2 空间目标成像仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 天基空间目标红外图像处理与温度场反演 |
| 5.1 天基空间目标图像降噪及非均匀性校正 |
| 5.1.1 基于阈值统计的图像降噪方法 |
| 5.1.2 基于配准统计的非均匀性校正 |
| 5.2 红外图像复原 |
| 5.2.1 点扩散函数估计与测量方法 |
| 5.2.2 图像复原算法 |
| 5.2.3 复原效果评价与实验结果比较 |
| 5.3 空间目标温度场反演与反演误差 |
| 5.3.1 辐亮度测温温度场反演 |
| 5.3.2 比色测温温度场反演 |
| 5.3.3 光谱测温温度场反演 |
| 5.3.4 工作波段与噪声对测温的影响 |
| 5.3.5 点扩散函数误差对测温的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于温度特征的目标特性判别 |
| 6.1 空间目标工作状态变化判断 |
| 6.1.1 环境辐射波动 |
| 6.1.2 包覆材料退化 |
| 6.1.3 成像系统噪声 |
| 6.2 空间目标散热功率变化率反演 |
| 6.2.1 模型分析 |
| 6.2.2 仿真验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、多波段单元宽场红外成像系统（论文参考文献）
- [1]偏振交火航空验证关键技术研究[D]. 李朕阳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]基于DMD的投影系统设计与技术研究[D]. 卢兴威. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]光学图像边缘检测技术研究[D]. 刘世凯. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]超表面调控红外热辐射及应用[D]. 潘美妍. 浙江大学, 2020(02)
- [5]基于FPGA的红外偏振与光强融合实现技术研究[D]. 李京辉. 电子科技大学, 2020(01)
- [6]基于视场拼接的远距离目标光电探测系统研究[D]. 张祥. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(07)
- [7]类星体多波段光变研究[D]. 王洪涛. 南京大学, 2019(01)
- [8]红外遥感图像舰船目标在线检测关键技术研究[D]. 王文秀. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)
- [9]基于三维场景的红外成像仿真系统及实现[D]. 李晨阳. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2019(08)
- [10]天基空间目标红外辐射特性分析与目标工作信息反演[D]. 李文豪. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2018(06)