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微结构阵列对面源黑体发射率影响模拟研究
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作者 崔双龙 周怡萌 +3 位作者 邢键 李意 李文超 何学兰 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2922-2929,共8页
红外遥感技术作为当代对地观测体系的核心,其性能提升具有重大意义。黑体辐射源作为红外探测设备定标的基准,其辐射特性直接影响数据的准确性,发射率是衡量黑体辐射能力的核心参数之一。传统腔式黑体已难以满足定标需求,面源黑体通过平... 红外遥感技术作为当代对地观测体系的核心,其性能提升具有重大意义。黑体辐射源作为红外探测设备定标的基准,其辐射特性直接影响数据的准确性,发射率是衡量黑体辐射能力的核心参数之一。传统腔式黑体已难以满足定标需求,面源黑体通过平面结构设计,为大口径系统辐射定标提供了新的解决方案。当前面源黑体辐射源的研究大多集中于V形槽、方锥阵列和圆锥阵列等典型结构,其发射率测试主要依赖实验手段(如傅里叶变换红外光谱仪),研发成本居高不下。为突破实验研究的瓶颈,该工作基于光线追迹的方法,通过建立包含微结构单元的等效模型及包含106量级光线的仿真系统,模拟光线在面源黑体微结构中的传播,实现了对微结构几何参数(底高比、尺寸)与表面光学特性(涂层发射率、反射分量占比)的综合分析。仿真结果表明,面源黑体性能的提升主要源于结构设计而非尺寸扩展,方锥阵列的底高比从2∶3降至2∶5的过程中,法向发射率从0.987提升至0.995,而尺寸扩展十倍以后,法向发射率只提高了0.00001。在表面反射分量方面,近镜面反射分量的比例对均匀性的影响呈现显著的结构依赖性,当近镜面反射分量比例从0%增至25%时,方锥阵列的均匀性提升231%,V形槽结构的均匀性提升224%,圆锥阵列的均匀性却下降了316%。在综合性能对比中,方锥阵列与V形槽结构展现出显著优势。该工作采用的分析方法可为面源黑体设计提供重要的理论支撑。 展开更多
关键词 面源黑体 发射率 微结构 红外 反射分量
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舰船排气烟羽红外辐射特征相似性研究
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作者 刘志凌 杨斌 +3 位作者 李智伟 王振 安一峰 黄志锋 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期71-79,共9页
试验研究是掌握舰船排气烟羽红外辐射特征的主要手段,对排气系统设计和优化具有重要作用。实际试验系统往往对排气系统进行缩放以降低试验成本,因而,研究缩比前后排气系统的红外辐射特征相似性将为试验结果运用提供重要支撑。文中针对3~... 试验研究是掌握舰船排气烟羽红外辐射特征的主要手段,对排气系统设计和优化具有重要作用。实际试验系统往往对排气系统进行缩放以降低试验成本,因而,研究缩比前后排气系统的红外辐射特征相似性将为试验结果运用提供重要支撑。文中针对3~5μm波段下烟羽红外辐射特征相似性开展研究。首先以一维介质为对象,分析得出在温度和介质浓度分布一致、光学厚度相等条件下,缩比前后辐射系统具有很好红外辐射相似性。同时,分析了光学厚度变化时,缩比前后系统辐射相似性变化特点。接着,以实际烟囱排气为对象开展不同缩比条件下红外辐射特征相似性研究。结果表明,在满足烟气温度场和流场相似、同时介质光学厚度相等条件下,缩比前后系统具有很好的辐射相似性,烟气区域面积积分红外辐射强度与缩比比例平方成正比,不同缩比比例下最大偏差为2.15%。当缩比试验过程中,气体摩尔分数难以等比例调整,介质光学厚度有明显变化条件下,缩比前后系统红外辐射强度最大偏差10.47%,缩比试验结果对原尺寸红外辐射特征预测仍有较好的指导意义。 展开更多
关键词 舰船排气烟羽 缩比模型 辐射特征 辐射相似
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基于半监督学习的强杂波中红外弱点目标检测研究
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作者 汪守斌 张秋菊 王超 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期119-123,共5页
由于红外成像特性,背景杂波(如云层遮挡、光照变化、烟雾等)的强度往往远大于被检测的红外弱点目标信号,导致目标信号相对微弱。为了提高目标的可见性,确保检测准确性,提出了基于半监督学习的强杂波中红外弱点目标检测方法。将原始图像... 由于红外成像特性,背景杂波(如云层遮挡、光照变化、烟雾等)的强度往往远大于被检测的红外弱点目标信号,导致目标信号相对微弱。为了提高目标的可见性,确保检测准确性,提出了基于半监督学习的强杂波中红外弱点目标检测方法。将原始图像分割成多个稳定子模块,通过最小二乘准则得到稳定子模块的向量最优解,过滤原始图像的背景强杂波。基于二维高斯分布得到中红外弱点目标的分布模型,通过半监督学习模型弱点目标分布特征,利用无标记的中红外弱点目标特征分布,实现目标检测。通过实验结果可知,所提方法能够很好地抑制杂波干扰,准确识别在强杂波环境下的弱点目标。 展开更多
关键词 半监督学习 杂波抑制 红外目标检测 二维高斯分布
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红外成像系统性能评价技术的新进展 被引量:27
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作者 金伟其 王吉晖 +2 位作者 王霞 徐超 陈翼男 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期7-13,共7页
热成像系统的性能评价在系统论证、设计和分析中具有重要地位。随着焦平面探测器技术的发展,探测器离散欠采样、数字滤波和电子变倍等对热成像系统性能以及作用距离的影响成为传统评价模型的缺陷。分析了典型热成像系统性能评价模型的... 热成像系统的性能评价在系统论证、设计和分析中具有重要地位。随着焦平面探测器技术的发展,探测器离散欠采样、数字滤波和电子变倍等对热成像系统性能以及作用距离的影响成为传统评价模型的缺陷。分析了典型热成像系统性能评价模型的发展和研究现状,并重点介绍了在热成像系统性能评价模型方面的研究进展,分析了评价技术发展的主要方向。对促进热成像系统性能评价技术发展具有实际意义。 展开更多
关键词 热成像系统 性能评价 作用距离 MRTD MTF TTP
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地物目标红外热像理论建模中的蒙特卡罗法与并行计算 被引量:11
5
作者 谈和平 崔国民 +2 位作者 阮立明 夏新林 余其铮 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期417-423,共7页
蒙特卡罗法结合区域分解算法,求地物目标温度场和红外辐射出射度场.将三维复杂几何形体分解为若干个规则的子区域,不同的子域选用不同的坐标系,用控制容积法分别处理;整体结构用热网络法.用蒙特卡罗法计算辐射传递系数,可考虑界... 蒙特卡罗法结合区域分解算法,求地物目标温度场和红外辐射出射度场.将三维复杂几何形体分解为若干个规则的子区域,不同的子域选用不同的坐标系,用控制容积法分别处理;整体结构用热网络法.用蒙特卡罗法计算辐射传递系数,可考虑界面的复杂辐射特性.引入辐射传递系数,分离了计算的难点,并可对波段并行处理.在空间域(计算区域)上将目标分解为若干个子域,也可使用多个处理器并行计算. 展开更多
关键词 地物目标 红外热像 蒙特卡罗法 并行计算 建模
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对凝视红外热成像冷反射现象的研究 被引量:20
6
作者 杨正 屈恩世 +3 位作者 曹剑中 周泗忠 闫阿奇 刘宇波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期35-38,共4页
冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射... 冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射的工具。为了控制凝视红外系统的冷反射,一般通过非均匀校正来补偿,但这只对应某一特定的状态校正。当相对于已校正状态的一些条件变化时,冷反射又会重现。通过类比于红外扫描系统,分析了凝视系统的冷反射,并用code v给出了实例。 展开更多
关键词 冷反射 红外凝视阵列 YNI I/I BAR
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高分辨力光学微扫描显微热成像系统设计与实现 被引量:15
7
作者 高美静 金伟其 +2 位作者 王霞 徐超 陈翼男 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1037-1041,共5页
为提高已研制的基于非制冷焦平面探测器的显微热成像系统的空间分辨力,研究提出了一种基于光学平板旋转微扫描器的高分辨力显微热成像系统。分析了光学平板旋转微扫描的工作原理,给出了微扫描器相关的参数设计、加工容差,并与现有的非... 为提高已研制的基于非制冷焦平面探测器的显微热成像系统的空间分辨力,研究提出了一种基于光学平板旋转微扫描器的高分辨力显微热成像系统。分析了光学平板旋转微扫描的工作原理,给出了微扫描器相关的参数设计、加工容差,并与现有的非制冷显微热成像系统实现了一体化设计与加工,确定了光学微扫描显微热成像系统的技术指标。利用该系统实际采集的显微热图像与过采样处理结果表明系统整体设计的有效性,系统空间分辨力得到提高,可应用于高分辨力显微热分析。 展开更多
关键词 显微热成像系统 光学平板旋转微扫描 高分辨力 过采样重构
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基于分形特征的红外图像识别方法 被引量:19
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作者 李宏贵 李兴国 +1 位作者 李国桢 罗正发 《红外与激光工程》 EI CSCD 1999年第1期20-24,共5页
文中首先对红外图像进行预处理,然后根据分形理论提取了红外图像的9种分形特征,用神经网络进行目标识别。这9种分形特征包括基于分形维数的特征,基于Hurst指数的分形特征和基于缝隙的分形特征。最后进行了计算机仿真实验,实... 文中首先对红外图像进行预处理,然后根据分形理论提取了红外图像的9种分形特征,用神经网络进行目标识别。这9种分形特征包括基于分形维数的特征,基于Hurst指数的分形特征和基于缝隙的分形特征。最后进行了计算机仿真实验,实验表明基于分形特征红外图像识别方法是可行的,并取得了较好的结果。 展开更多
关键词 多重分形 神经网络 目标识别 红外图像
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基于MRTD信道宽度的热成像系统性能评价理论研究 被引量:7
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作者 王吉晖 金伟其 +1 位作者 王霞 王岭雪 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期256-260,共5页
热成像系统与人眼之间存在最佳匹配问题,存在一个最佳的角放大率使人眼与成像系统达到最佳的匹配状态,使系统性能达到最佳.本文提出一种基于信噪比模型的热成像系统性能评价方法,导出了一个基于MRTD信道宽度的热成像系统评价参量.通过... 热成像系统与人眼之间存在最佳匹配问题,存在一个最佳的角放大率使人眼与成像系统达到最佳的匹配状态,使系统性能达到最佳.本文提出一种基于信噪比模型的热成像系统性能评价方法,导出了一个基于MRTD信道宽度的热成像系统评价参量.通过对实际热成像系统的观察实验和分析比较,表明使用这个评价参量,可以获得热成像系统的最佳角放大率或最佳观察距离,使系统与人眼视觉得到最佳的匹配状态.结果对于进一步发展光电成像系统的性能评价理论具有理论意义,而且可望对实际系统的设计提供理论指导. 展开更多
关键词 热成像系统 最优化 最小可分辨温差MRTD(Minimum RESOLVABLE Temperature Difference) 角放大率 观察距离
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热成象系统对扩展源目标的视距估算 被引量:12
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作者 金伟其 张敬贤 +2 位作者 高稚允 王仲春 白廷柱 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1996年第1期25-30,共6页
从热成象系统静态性能出发,研究了热成象系统对扩展源目标的视距估算模型.给出了计算机分析模拟时目标形状、大气衰减、探测概率及信噪比等的处理方法,编制了计算程序.计算结果表明:模型是可行的,对系统视距的估算与实际试验结果... 从热成象系统静态性能出发,研究了热成象系统对扩展源目标的视距估算模型.给出了计算机分析模拟时目标形状、大气衰减、探测概率及信噪比等的处理方法,编制了计算程序.计算结果表明:模型是可行的,对系统视距的估算与实际试验结果基本一致. 展开更多
关键词 视距 预测技术 扩展源目标 热成象系统
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红外1~14μm波长间隔0.1μm上大气平均透过率(Ⅱ).水蒸汽的透过率 被引量:12
11
作者 刘林华 董士奎 +1 位作者 余其铮 谈和平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期75-78,共4页
利用高分辨率光谱数据软件USEHITRANPC2 .50 版本计算了标准状态下海平面上水蒸汽红外1 ~14 μm 波长间隔0.1 μm 上的平均透过率,并给出了相应的平均透过率表.
关键词 红外辐射 水蒸汽 大气透过率 透过率
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亚波长浮雕结构的红外抗反射研究 被引量:7
12
作者 陈思乡 易新建 +1 位作者 曾延安 陈四海 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期471-474,共4页
基于等效媒质理论 ,对周期性浮雕结构的抗反射特性进行了分析和研究 .给出了二维对称的抗反射浮雕结构等效光学参数的估算方法 .提出了基于最小特征尺寸考虑的脊基和隙空的设计概念 .利用离子束刻蚀工艺技术 ,在 Si片上制备了一种两维... 基于等效媒质理论 ,对周期性浮雕结构的抗反射特性进行了分析和研究 .给出了二维对称的抗反射浮雕结构等效光学参数的估算方法 .提出了基于最小特征尺寸考虑的脊基和隙空的设计概念 .利用离子束刻蚀工艺技术 ,在 Si片上制备了一种两维红外抗反射浮雕图案 .测试结果表明 ,这种表面结构像单层抗反射膜一样 ,具有很好的增透效果 ,表面结构的等效折射率相当于镀层材料折射率 ,而刻蚀深度则相当于镀层的 1/ 4波长厚度 . 展开更多
关键词 抗反射 亚波长结构 二元光学 等效媒质理论 离子束刻蚀技术 浮雕 等效折射率 电镜分析 红外理论
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海面目标热像理论模拟中的几何构型问题 被引量:6
13
作者 杨宝成 沈国土 +4 位作者 洪镇青 高兰香 毛宏霞 朱文勇 高景 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期45-50,共6页
建立舰船几何模型是海面目标红外图像理论建模的基础 ,作者研究了建立舰船几何模型时的简化和近似原则 ,并探讨了其几何模型参数的数据结构和存储方式。文中还以某舰为对象 ,采用简化和近似的方法 ,建立了它的几何模型和相应的数据库 。
关键词 舰船红外图像 几何模型 数据库 海面目标热像理论 几何构型 数据结构
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装甲车辆与地面背景的热交互作用及红外仿真 被引量:10
14
作者 韩玉阁 成志铎 +1 位作者 任登凤 宣益民 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期20-25,共6页
为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆... 为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆和地面之间热学以及力学的模型,采用了动网格方法对车辆目标在运动后对地面所产生的沉陷现象及在地面上留下的热痕迹进行模拟仿真。基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,计算了车辆在3种不同状态下与地面背景之间的热交互作用及红外辐射特征分布,并比较了模拟温度与实验测量温度的误差,验证了模型的精度。仿真结果表明:该方法对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有十分重要的意义。 展开更多
关键词 装甲车辆 地面背景 热交互作用 红外仿真
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两轴周视光电跟踪天际线焦平面像的解析表达 被引量:6
15
作者 江涛 陈方斌 +2 位作者 王小齐 王红红 刘小强 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期20-24,共5页
鉴于动基座周视光电跟踪系统的基座俯仰和横滚角会造成天际线在红外焦平面阵列上所成的像不再与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影平行,建立了动基座两轴周视光电跟踪系统的五自由度数学模型。重构了包含目标信息的天际平面在大地坐... 鉴于动基座周视光电跟踪系统的基座俯仰和横滚角会造成天际线在红外焦平面阵列上所成的像不再与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影平行,建立了动基座两轴周视光电跟踪系统的五自由度数学模型。重构了包含目标信息的天际平面在大地坐标系下的方程,推导得出了天际线在焦平面阵列上成像的解析表达式,并将其与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影表达式进行了对比。天际线焦平面阵列成像的解析表达式可为目标可测、天际线不可测情况下,沿像的方向向量及其正交方向进行方位、俯仰补偿及目标方位解算提供理论前提。 展开更多
关键词 天际平面 红外焦平面阵列 红外成像 俯仰扰动 像旋 解析表达式
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温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法 被引量:6
16
作者 智喜洋 王达伟 +3 位作者 谭凡教 刘明东 王海鹏 张伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第B12期1-7,共7页
建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用... 建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律;然后从热辐射传输机理出发,建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型,利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算,从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统,开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明:当将系统热控温度设置为10℃时,可实现背景辐射下降48.6%的同时,光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究,并应用于最佳热控温度的优化选择,为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。 展开更多
关键词 空间红外光学系统 系统性能分析方法 ZERNIKE多项式 MTF 背景辐射计算模型
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军用红外光学系统性能及其结构形式技术分析 被引量:10
17
作者 熊衍建 吴晗平 +2 位作者 吕照顺 周伟 黄璐 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第12期688-695,707,共9页
针对军用红外光学系统的性能特性与其结构的密切关系,深入研究和比较传统与现代系统结构形式的技术特点。在提出军用红外光学系统性能特性的基础上,归纳总结传统折射式、反射式和折反式红外光学系统结构形式的技术要点,对现代红外光学... 针对军用红外光学系统的性能特性与其结构的密切关系,深入研究和比较传统与现代系统结构形式的技术特点。在提出军用红外光学系统性能特性的基础上,归纳总结传统折射式、反射式和折反式红外光学系统结构形式的技术要点,对现代红外光学系统中折衍混合、离轴三反、双视场、自适应、合成孔径等结构进行特点分析,从技术上比较传统红外光学系统和现代红外光学系统的特点与局限性,对军用红外光学系统结构设计选型与进一步研究具有一定的理论指导作用和意义。 展开更多
关键词 军用红外光学 系统性能 结构形式 技术特点 技术分析
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显微热成像系统的噪声等效温差和噪声等效辐射率差模型及其分析 被引量:6
18
作者 高美静 金伟其 +3 位作者 王霞 王岭雪 陈翼男 杜书春 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期50-54,共5页
提出一种可用于大规模集成芯片、生物医学和科学研究等显微热诊断的显微热成像设计方案.研究了显微热成像系统的噪声等效温差(NETD)和噪声等效辐射率差(NEED)模型,分析了显微热成像与望远模式热成像的差异.针对理想光子探测器和理想热... 提出一种可用于大规模集成芯片、生物医学和科学研究等显微热诊断的显微热成像设计方案.研究了显微热成像系统的噪声等效温差(NETD)和噪声等效辐射率差(NEED)模型,分析了显微热成像与望远模式热成像的差异.针对理想光子探测器和理想热探测器,探讨了显微热成像系统的NETD和NEED的关系.理论推导及仿真结果表明二者是以背景温度为函数的非线性关系.从理论上给出了提高显微热成像质量的一些建议. 展开更多
关键词 显微热成像 噪声等效温差 数学模型 噪声等效辐射率差
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显微热成像系统帧间差分过采样重构研究 被引量:5
19
作者 高美静 金伟其 +2 位作者 王霞 于杰 陈艳 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期704-707,共4页
基于泰勒级数展开,提出帧间差分过采样重构法,解决光学微扫描显微热成像系统微扫描高分辨力过采样图像的问题.该方法基于非标准2×2微扫描欠采样图像Y,求出图像间的微位移得到校正矩阵A-1,由X=A-1Y得到标准2×2微扫描欠采样图像... 基于泰勒级数展开,提出帧间差分过采样重构法,解决光学微扫描显微热成像系统微扫描高分辨力过采样图像的问题.该方法基于非标准2×2微扫描欠采样图像Y,求出图像间的微位移得到校正矩阵A-1,由X=A-1Y得到标准2×2微扫描欠采样图像X后进行过采样重构.结果表明,该方法优于直接过采样法和双线性放大法,分辨的细节更多,可有效提高系统的空间分辨力;且处理算法简单,计算量小,可实现快速处理. 展开更多
关键词 显微热成像 光学微扫描 空间分辨力 帧间差分 过采样重构
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喷气式飞机全向红外辐射特性计算方法 被引量:11
20
作者 窦晓牧 岳晓奎 +1 位作者 罗建军 刘德成 《红外技术》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期5-7,4,共4页
正确计算飞机在空间各个方向上的红外辐射特性是对其进行探测、搜索及跟踪并研制实用红外系统的十分重要的理论基础。本文介绍一种经过实际验证的红外辐射特性计算模型,并在此基础上,对基本模型加以扩展。
关键词 红外辐射 数值计算 辐射强度 喷气式 飞机
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