2011年第6期文章目次

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  • 1  光电导太赫兹源新进展
    程伟,王迎新,赵自然
    2011, 41(6):597-604.
    [摘要](756) [HTML](0) [PDF 1.39 M](1274)
    摘要:
    太赫兹技术在基础研究、工业以及军事领域有着良好的应用前景和研究价值,而太赫兹源在很大程度上决定了太赫兹技术的应用前景和发展潜力。由于光电导材料的研究发展,光电导太赫兹源目前已成为产生宽频带太赫兹辐射的一种重要方法,也是所有太赫兹相关技术中研究非常活跃的一个领域。本文就光电导太赫兹源的原理、性能影响因素、国内外研究情况作了较为全面的评述,着重阐述了基底材料、电极几何结构和激发光源对于其性能的影响以及国内外研究现状,并对其中存在的问题和解决思路等进行分析,展望了未来研究发展方向。
    2  X射线荧光光谱技术在重金属检测中的应用
    刘燕德,万常斓,孙旭东,郝勇
    2011, 41(6):605-611.
    [摘要](798) [HTML](0) [PDF 925.17 K](760)
    摘要:
    X射线荧光光谱技术是利用样品对X射线的吸收随样品中的成分及其多少而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法。它具有分析迅速、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单、光谱干扰少、试样形态多样性以及测定时的非破坏性等特点。文章概述了X射线荧光光谱仪的基本原理、分类及系统的组成,综述了X射线荧光光谱技术在土壤重金属检测和农产品重金属及微量元素检测中的应用研究,分析了X射线荧光光谱技术存在的关键问题,提出了X射线荧光光谱技术的进一步研究方向。
    3  机载三维成像激光雷达实时探测精度分析
    郑秋贞,杨华军,李东,朱颖
    2011, 41(6):612-615.
    [摘要](767) [HTML](0) [PDF 1.05 M](1233)
    摘要:
    为了提高机载增益调制型三维成像激光雷达系统实时探测时的测距精度,推导了该激光雷达的测距公式,可以得出距离精度与探测器探测到的光强密切相关,机载实时探测时各种运动引起的像移会通过强度图来影响测距精度和成像质量。基于光学成像原理和坐标变换矩阵原理,分析了该激光雷达实时探测时飞行器姿态变化对成像质量的影响,分析结果显示,飞行器姿态变化对z方向的位移影响最大为0.0298个像素,可以忽略不计,而对x,y方向像移影响比较大。研究了飞行器同一个姿态变化对地面点的像移影响,研究结果表明,像移会随着地面物点对光轴的夹角和飞行方向的夹角改变而改变。
    4  MSM激光距离成像雷达系统设计与实验研究
    余明权 高剑波 方照勋 张华 李海廷 路英宾 陈德章 卿光弼
    2011, 41(6):616-621.
    [摘要](631) [HTML](0) [PDF 1.23 M](601)
    摘要:
    阐述MSM激光距离成像雷达测距成像基本原理,设计并搭建了构成雷达系统核心的调频信号发生器、调幅激光发射器及MSM自混频探测电路,选取MSM探测器上某成像单元进行雷达测距性能及距离分辨率实验,验证了线性调频带宽约400 MHz时距离分辨率0.375 m的设计指标,为雷达样机下一步实现距离成像奠定了技术基础。
    5  基于CCD的光斑能量分布测量及特性分析
    张爱丽,佟首峰,韩成,孟凯,陈展东
    2011, 41(6):622-626.
    [摘要](1074) [HTML](0) [PDF 990.29 K](802)
    摘要:
    光纤技术应用于自由空间激光通信系统有诸多优点,而且应用前景广阔。空间光与光纤的耦合效率问题是其应用中的首要问题。本文论述了光斑半径与耦合效率的关系,对有无大气影响时的光斑形状进行的仿真,分析了大气湍流对光斑形状以及半径的影响,采用CCD对激光光斑进行测量,分析CCD采集到的激光光斑的能量分布、光斑半径等特性,特别针对当采集到的光斑中央最大光功率超出CCD的探测范围,根据已知的光斑能量分布,推算出光斑中央的光功率,用以拟合出实际光斑能量分布,确定光斑半径大小。对光斑半径大小的研究有助于合理选择光纤的芯径及数值孔径,评估空间光到光纤的耦合效率。
    6  基于激光的巡航导弹地形匹配关键技术研究
    张翼飞 杨辉 周晶
    2011, 41(6):627-631.
    [摘要](652) [HTML](0) [PDF 900.31 K](711)
    摘要:
    为解决巡航导弹上的雷达高度表探测精度不高,易受电子干扰影响而失效,且在平原、沙漠地区及海面失效的问题,研究采用激光测高/测深技术设计新型巡航导弹地形匹配导航系统,利用激光探测技术的优点来提高地形测量精度和抗电磁干扰能力。采用红外/蓝绿双波长输出激光高度计方案使得巡航导弹可利用海底地形进行辅助导航,探讨了几项关键技术:包括激光器结构、探测器及光学系统设计、数字化地物目标反射的激光回波脉冲并从中提取有效波形识别特征参数方法及地形匹配算法。
    7  红外搜索跟踪系统中消旋棱镜的设计与调试
    李荣刚 刘琳 张兴德
    2011, 41(6):632-634.
    [摘要](397) [HTML](0) [PDF 847.15 K](626)
    摘要:
    利用扫描反射镜扩大搜索范围是红外搜索跟踪系统中普遍采用的方式,扫描反射镜旋转产生的像旋可以由消旋棱镜进行消除。为得到符合实际工程需要的消旋棱镜,分析了棱镜影响系统的主要因素,并在此基础上,获得棱镜参数。为保证棱镜在系统中的正常工作,在分析棱镜装调误差的前提下,进行棱镜组件的调试。结果表明,棱镜设计与调试满足系统使用要求。
    8  基于Contourlet变换和模糊理论的红外图像增强算法
    彭洲,赵保军
    2011, 41(6):635-640.
    [摘要](516) [HTML](0) [PDF 1.27 M](368)
    摘要:
    红外图像具有噪声大、对比度低等特点,针对该特点,提出了一种基于Contourlet变换与模糊理论的红外图像增强算法。首先对图像进行Contourlet变换,得到多尺度多方向的低通子带和带通子带。对低通子带,进行基于子带系数最大最小值的线性变换,提高图像的整体对比度;对于带通子带,先估计噪声阈值,对子带系数进行抑制噪声处理,然后通过模糊增强算法,对高频系数进行非线性增强,增强目标边缘纹理的特征,抑制背景信号。最后经过Contourlet逆变换得到对比度增强,噪声被抑制的图像。经过算法仿真,与几种现有的图像增强算法相比,该算法更能有效地抑制噪声,增强图像的对比度,突出图像的边缘与细节纹理信息。
    9  基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正
    吕雷,张学峰
    2011, 41(6):641-643.
    [摘要](471) [HTML](0) [PDF 824.25 K](676)
    摘要:
    红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,它灵敏度高,探测能力强,但也有其非均匀性较差的缺点。非均匀性校正技术对于红外焦平面阵列的应用起着关键的作用,两点校正算法作为一种实用、高效的校正算法被广泛的应用,它流程简单固定,非常适合用FPGA实现。文章介绍了利用FPGA硬件实现焦平面探测器非均匀性的两点校正算法,并对非均匀性漂移的现象采取了实时修正,部分弥补了两点校正算法的不足,达到了预期效果,满足系统要求。
    10  一种中值与邻域比较的滤波算法及硬件实现
    曹静娴 顾国华 隋修宝 陈钱
    2011, 41(6):644-648.
    [摘要](432) [HTML](0) [PDF 1.02 M](1466)
    摘要:
    图像系统中的噪声来自各个方面,去噪处理是图像处理中的重要环节,中值滤波是抑制图像噪声的常用方法之一。传统的中值滤波算法在抑制噪声的同时,会带来图像细节模糊的问题。本文在分析研究传统中值滤波原理的基础上,提出了中值与邻域比较的滤波算法,将中值与邻域内的某个范围进行比较,判断中值是否在此范围内,以此决定中心像素的值。这样不仅可以去除随机噪声,还对图像细节起到了一定程度的保护。改进算法在FPGA上实现后,其结果与传统算法进行了比较,不仅图像细节得到更好的保护,而且可以实现实时处理。
    11  基于近红外光谱技术的脐橙快速无损检测
    赵珂,熊艳,赵敏
    2011, 41(6):649-652.
    [摘要](483) [HTML](0) [PDF 858.16 K](500)
    摘要:
    以信丰脐橙为对象,研究基于近红外光谱技术的脐橙品质无损检测方法。利用近红外光谱技术采集脐橙的光谱信息,将采集到的光谱信息通过加权平均值的方差处理获得测量结果,然后运用偏最小二乘法建立脐橙内部有机物成分与特征光谱信息之间的耦合关系实现糖度检测。实验结果表明,近红外透射光谱技术可以作为一种准确、可靠、无损的检测方法,用于检测信丰脐橙内部的糖度指标。
    12  红外焦平面阵列实时成像软件设计
    张思奇
    2011, 41(6):653-656.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 898.31 K](405)
    摘要:
    红外焦平面阵列是将探测到的热辐射信号转换为电信号,最终形成热像的一种红外传感器件,它是红外凝视成像的核心器件。本文通过LabVIEW软件编程实现对256×256 InSb红外焦平面阵列信号的实时成像显示,并对其红外图像特性进行简要分析。结果显示该系统能准确的采集红外图像信号,并可以进行实时成像处理。
    13  热处理对红外窗口镀层金属的影响
    史梦然,曹雪峰,赵建忠
    2011, 41(6):657-659.
    [摘要](337) [HTML](0) [PDF 939.44 K](504)
    摘要:
    采用直流磁控溅射法制备红外透过窗口Ge窗的镀层金属。分别讨论了热处理温度和热处理时间对Ge窗金属化体系力学特性的影响。用纳米压痕仪测试仪测试Ge窗金属化体系的显微力学特性,并用金相显微镜观测金属薄膜的表面形貌,发现退火温度对Ge窗片上的金属薄膜的力学特性有较明显影响。
    14  制导激光编码信息识别技术研究
    周中亮,何永强,周冰,应家驹
    2011, 41(6):660-663.
    [摘要](365) [HTML](0) [PDF 876.25 K](856)
    摘要:
    激光脉冲编码是半主动激光制导武器采用的一种抗干扰措施,为满足对抗半主动激光制导武器的需要,以激光信号的脉冲到达时间为参数,在分析现有各种码型及其识别方式的基础上,对激光脉冲编码信息逐次逼近,即在得到极少量的激光脉冲样本后,同步拟合解算不同码型参数,并结合模糊决策思想,预测下一脉冲的到达时刻,下达发射干扰脉冲的指令,同时侦测敌方目标指示器的后续脉冲到达时刻,在样本不断增长的过程中,对预测码型不断调整,逐步达到精确复制敌方编码信号的目的。试验结果表明,对常见的编码模式,该技术能通过较少的脉冲信息有效的识别脉冲编码规律。
    15  基于光纤DFB激光器的高分辨折射率传感器
    陈哲敏,杜之平,朱叶丹
    2011, 41(6):664-668.
    [摘要](388) [HTML](0) [PDF 1.03 M](294)
    摘要:
    分析一种基于腐蚀相移DFB激光器的高分辨率折射率传感器。外界折射率通过改变腐蚀DFB激光器的相移影响激光器的输出特性。通过详细分析相移和增益对激光输出特性的影响,获得了相移激光输出波长的关系。根据激光器基模和高阶模波长差对温度的自补偿特性,设计了高分辨率的折射率传感器。理论上获得了该传感方案在激光线宽为100 kHz时,折射率传感分辨率高达10-7数量级。
    16  高效硅太阳能电池减反射膜系折射率分布
    王全志,井西利,马懿恒,邢小宁,王红翠
    2011, 41(6):669-672.
    [摘要](506) [HTML](0) [PDF 839.44 K](1256)
    摘要:
    基于多层减反射膜的等效分析原理,结合遗传算法的全局寻优的特性,对硅太阳电池的减反射膜进行了遗传算法优化设计,并对双层减反射膜各层膜折射率的分布对膜系减反射效果的影响进行了进一步的数值分析,得到最优的膜系折射率分布规律,并推广到多层减反射膜。分别设计优化了常规材料和新型纳米材料三层减反射膜,并进行进一步论证,最终发现,高效硅太阳能电池减反射膜系各层膜的折射率分布规律为:下一层膜的折射率要大于上一层膜的折射率。
    17  高重频激光瞄准系统精度测试方法研究
    杨俊 亓洪兴 李正文
    2011, 41(6):673-677.
    [摘要](372) [HTML](0) [PDF 981.27 K](727)
    摘要:
    为满足对激光瞄准系统瞄准精度的测量要求,设计了一套激光瞄准偏差测试系统。该系统定标方法简单,靶标与拍摄系统相对位置固定,能够作为移动靶标测试激光跟瞄移动物体的瞄准精度。该系统能够跟踪高帧频的激光脉冲。通过对激光脉冲能量分布图像的分析确定了图像处理和灰度加权重心法相结合的光斑中心提取算法,提高了系统测试精度。并使用双光楔法对该系统进行了测试,实验结果表明系统对激光光斑中心的定位精度高于0.2 mm。该方法具有较高的工程应用价值。
    18  基于高斯弥散参数拟合的伪星检测
    刘太阳,王仕成,李庆会,刘志国
    2011, 41(6):678-682.
    [摘要](394) [HTML](0) [PDF 964.98 K](495)
    摘要:
    天文导航中,伪星的存在会给后续的星图识别等处理造成较大困难。为更有效地剔除星图中的伪星,提出一种结合区域面积检测和高斯参数拟合判别的复合检测算法。首先对疑似星象区域进行面积检测初步剔除明显的伪星点;再根据同一星图中星点的高斯弥散参数相同的原理对各星点进行参数拟合,对计算的弥散参数进行统计判别,进一步剔除分布与正常星点明显不同的伪星。仿真试验及结果分析验证了算法的有效性和良好的抗噪性能。
    19  基于小波和灰度形态学的红外图像增强方法
    周云川,何永强 李计添
    2011, 41(6):683-686.
    [摘要](433) [HTML](0) [PDF 910.48 K](963)
    摘要:
    针对红外图像对比度差、信噪比低的特点,提出了一种基于小波变换和灰度形态学的红外图像对比度增强的算法,对红外图像进行小波分解后,利用灰度形态学对低频系数进行对比度增强,同时计算局部阈值,并利用确定的阈值对小波系数进行去噪处理,最后重构得到去噪后的增强图像。实验结果表明,本文算法有效的提高了目标的对比度,同时突出了目标的细节信息,算法在性能优于传统的中值滤波与直方图均衡法相结合、维纳滤波与灰度变换法相结合的对比度增强算法。
    20  一种双/多波段红外目标融合检测方法
    李丽亚,卢涛
    2011, 41(6):687-690.
    [摘要](390) [HTML](0) [PDF 986.78 K](310)
    摘要:
    针对双/多波段红外目标检测问题,提出了一种基于自适应加权投票融合准则的红外目标融合检测方法。该方法首先对双/多波段红外传感器进行图像配准,然后对单传感器红外图像进行处理,得到单传感器目标检测结果,最后使用提出的自适应加权投票融合准则,对单传感器目标检测结果进行融合,得到最终判决。实验结果显示,该算法能在较大程度上降低目标检测过程中的不确定性,从而提高了系统的检测性能,同单波段检测结果和其他的融合结果相比,该方法能有效地降低漏警概率和虚警概率;并且该方法易于实现,并在实际工程中得到了应用。
    21  SURF特征匹配中的分块加速方法研究
    乔勇军 谢晓方 李德栋 孙涛
    2011, 41(6):691-696.
    [摘要](495) [HTML](0) [PDF 1.01 M](623)
    摘要:
    针对高实时性要求中SURF(speeded up robust features)特征匹配算法速度偏慢的缺点,提出一种基于分块的加速方法,根据匹配中模板图像与搜索图像的大小对比关系,分别采用只对搜索图像分块的单分块方法与对模板图像与搜索图像都进行分块的双分块方法,其中单分块方法包括简单K分块、简单K+1分块、尺度K+1分块及模板尺寸与尺度自适应的分块方法;双分块方法包括单块匹配与多块匹配。针对不同的分块方法分析了其理论上的平均匹配时间,并通过实验进行了对比,结果证明分块方法能够在保证正确匹配的同时大幅提高匹配速度。
    22  基于多尺度局部方差的海面红外舰船检测
    邹常文,冯力天,刘先志,戴军
    2011, 41(6):697-699.
    [摘要](886) [HTML](0) [PDF 885.94 K](321)
    摘要:
    方差可以表示局部区域中各像素之间的关系:一般情况下,不同的像素相同的邻域大小计算出的方差不同,相同的像素不同的邻域大小计算出的方差也不同。本文构造多尺度局部方差,来计算每个像素的方差随尺度变化的情况。目标像素与其邻域像素的方差随尺度变化大,背景像素与其邻域像素的方差随尺度变化小;最后运用行列投影求出方差变化大的像素作为检测结果。实验结果表明,本文算法可以有效减弱背景中各种干扰的影响,正确检测出红外图像中舰船目标的位置。
    23  多边形近似及形状特征匹配的二维目标检测
    何莲,蔡敬菊,张启衡
    2011, 41(6):700-705.
    [摘要](329) [HTML](0) [PDF 1.01 M](529)
    摘要:
    在计算机视觉中形状是目标识别和检测的重要特征,而目标边缘是形状特征最直接的表现,因此基于边缘信息进行形状特征描述是最直接有效的方法。针对目前大多数形状特征描述的全局性以及对旋转、缩放等变化的敏感性,采用一种基于目标近似多边形的形状特征描述,这种描述方式具有局部性和紧凑性,同时结合运动参数预测及递归估计的方法实现二维目标的检测和定位。该方法对目标旋转、缩放和平移等变化具有鲁棒性,并且可以直接得到这些相关运动参数的估计值,在检测和定位目标的同时还能直观的了解当前图像中目标相对于模板的具体变化。另外,由于特征描述的局部特性,即使在一些复杂环境以及目标边缘部分失真或缺损的情况下也能较好的检测并定位目标。实验结果说明本文方法的有效及优势所在。
    24  基于局部纹理特征的实时目标跟踪系统设计
    李金亮
    2011, 41(6):706-709.
    [摘要](363) [HTML](0) [PDF 874.78 K](299)
    摘要:
    为了有效、稳定、高速地跟踪目标,设计了一套高精度的目标跟踪算法和高性能的目标跟踪硬件系统。为了满足系统高精度跟踪的需要,在深入分析LBP算法优缺点的基础上,提出了一种基于LBP算法与差值匹配算法相结合的改进的纹理特征提取算法;为了满足系统对实时性跟踪的要求,结合算法特点,设计了一套基于高速DSP和FPGA的目标跟踪硬件系统。实验结果表明:改进算法的目标跟踪精度比传统跟踪算法提高很多,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算。设计的系统已应用到实际工程中,且能满足目标跟踪系统对实时性、高精度、抗旋转等的要求。

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