红外成像试题2013答案..docVIP

西安电子科技大学 研究生课程考试试题答案 考试科目： 红外成像与应用 课程编号：0521007/0543001 考试日期：2013年 6 月 24 日 考试时间： 120 分 考试方式：(闭卷) 任课教师： 徐军 邵晓鹏 班号 学术型与工程型的学生各选100分的题目，其中四、五题只能选做一道目标有效-8μm一般不使用原因是什么？0分） 答：红外探测的常见波段有：1~3、3~5、8~12。 地面目标：3~5，海面目标：0.35~3和8~14，空中目标：1~3和3~5。 原因：因为根据维恩位移定律可知，在1~3、3~5和8~12三个波段工作的红外探测器感应的绝对温度的峰值分别为1000k、500k和300k，制导武器所要攻击的军事目标红外辐射温度是：飞机涡轮发动机尾焰约为1000k；加热的飞行器表面温度为300~400k；行进中坦克温度在400k以上；静止的坦克约为300k，一般在这几个工作波段之内。 阐述约翰逊准则意义红外热像仪的主要指标有？这些意义如何？。 空气中的气体、固体、液体分子对红外线均有吸收作用。他们对不同波段的红外线吸收不尽相同，8~14波段的红外线比较容易穿过空气且比较连续。 空间分辨率与视域 空间分辨率是指每个像素在物空间所张开的角度，即系统所能分辨的最小角度。 帧频 帧频是指一秒钟内，热像仪能够完成图像拍摄、处理、显示的数量。传感器响应越快，内部电路处理速度越高，则可实现的帧频越大。高帧频热像仪适合抓拍高速物体的温度场分布。 像素阵列和像元间距 目前红外热像仪探测器为非制冷焦平面探测器，生产过程中在氧化钒或多晶硅材料上加工出阵列排布的传感单元，每个单元之间有一定间距。 信噪比 为了获取更好的图像质量和较高的温度分辨率，采取求和平均法。 噪声等效温差 用热成像系统观察标准试验图案，图案上目标和背景之间能够基准化电路输出端产生峰值信号与均方根噪声之比为1的温差，称为NETD，即噪声等效温差，是表征热成像系统受客观信噪比限制的温度分辨率的一种。 7）最小可分辨温差（MRTD） 衡量红外系统中目标与背景之间的温度分辨力，即目标与背景的最小可分辨的温差。 什么是红外弱小目标？基于背景预测的红外弱小目标检测的原理是什么，适用条件是什么适合什么情况下的弱小目标检测 DDE技术：DDE即Digital Detail Enhancement,数字图像增强。是一种高级非线性图像处理算法，可以保留高动态范围图像中的细节，定位低对比度目标。图像细节得到增强，从而与原始图像背景的动态范围相匹配，本质是：14bit图像处理+8bit图像显示=细节增强和动态压缩同步处理。 实现：过程如左图所示。对直方图的不同部分分别进行动态范围压缩，对直方图进行动态划分，将直方图划分为若干子直方图，根据每个子直方图的概率密度来确定映射的灰度范围，直方图划分避免了高概率密度对低概率密度的支配作用。 试举例说明一种红外图像超分辨率成像的方法，原理是什么？（10分） 答：1、 使用随机介质超衍射极限成像的方法： 通过随机相位掩膜版对红外系统的孔径进行编码，形成数字编码孔径，然后根据该掩膜版和光学系统的综合对图像进行恢复。 可以使用随机编码曝光。 原理是：光学系统成像可以认为是：光学系统对场景进行了调制，即 是所得图像的傅里叶变换，是光学系统的调制传递函数，是场景的傅里叶变换，是噪声。 通过随机相位掩膜对孔径进行编码，可以使系统的能够有更高的频率范围，然后对图像进行恢复，可以使图像保留更高的细节，实现提高分辨率的目的。 2. TOMBO成像技术 利用多相机阵列进行成像，即由多个低分辨率相机构成NⅹN 的阵列； 利用图像处理拼接方法将N2幅低分辨率图像拼接合成一幅大视场高分辨率图像； 相比单个相机，视场增大； 红外偏振成像的优点与缺点什么？（）h，红外探测器的像元为M*N，能够对周围d1到d2距离的视场范围进行车辆进入监控预警。要求：需要将系统工作的参数列举出来，并设计检测算法，说明算法的有效性。（30分） 答：如图所示：探测视场中心到相机距离为： 不妨设像元数，且的方向为轴向（法向），的方向为切向，并且相机焦距为，像面大小为，则应有：，所以有： 像元应当满足约翰逊准则，设车辆目标线度为，则应有： 所以有，即：，同时系统满足衍射条件： 综上所述，需要考虑的条件有： 红外焦探测平面大小 相机孔径 相机焦距 同时，系统应配有机电系统，使之能转动，完成周视预警。 检测算法：首先拍摄无车辆是场景的图像，在实际使用时，将实时图像与无车辆时的图像进行对比，提取出不同的不分，作为目标与车辆模型进行对比，若比对成功，则认为是车辆。车辆模型应建立模型库，以使检测更加有效。 该算法基于机器视觉，对模型库要求较高，并只能