基于微光与红外的夜视技术
Time:2010-01-07 14:21:00 Author: Source:
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作者：武警工程学院李才平，邹永星
1 引言
始于20世纪60年代的微光夜视技术靠夜里自然光照明景物，以被动方式工作，自身隐蔽性好，在军事、安全、交通等领域得到广泛的应用。近年来，微光夜视技术得到迅速发展，在第一代、第二代、第三代的基础上，第四代技术应运而生。始于20世纪50年代的红外热成像技术也走过了三代的历程，它以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测，与微光成像技术相比，具有穿透烟尘能力强、可识别伪目标、可昼夜工作等特点。可以说，微光成像技术和红外热成像技术已经成为夜视技术的二大砥柱。
2 微光夜视技术及其发展
2.1 第一代微光夜视技术
20世纪60年代初，在多碱光阴极 (Sb-Na-K-Cs)、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成第一代微光管。其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达5x104～105倍。第一代微光夜视技术属于被动观察方式，其特点是隐蔽性好、体积小、重量小、成品率高，便于大批量生产；技术上兼顾并解决了光学系统的平像场与同心球电子光学系统要求有球面物(像)面之间的矛盾，成像质量明显提高。其缺点是怕强光，有晕光现象。
2.2 第二代微光夜视技术
第二代微光夜视器件的主要特色是微通道板电子倍增器(MCP)的发明并将其引入单级微光管中。装有1个MCP的一级微光管可达到104—105亮度增益，从而替代了原有的体积大、笨重的三级级联第一代微光管；同时，MCP微通道板内壁实际上是具有固定板电阻的连续打拿级，因此，在恒定工作电压下，有强电流输入时，有恒定输出电流的自饱和效应，此效应正好克服了微光管的晕光现象；加之它的体积更小、重量更轻，所以，第二代微光夜视仪是目前国内微光夜视装备的主体。
2.3 第三代微光夜视技术
第三代微光夜视器件的主要特色是将透射式GaAs光阴极和带Al2O3，离子壁垒膜的MCP引入近贴微光管中。与第二代微光器件相比，第三代微光器件的灵敏度增加了4倍-8倍，达到800μA/Im～2600μA/Im，寿命延长了3倍，对夜天光光谱利用率显著提高，在漆黑(10-4lx)夜晚的目标视距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工艺基础是超高真空、NEA表面激活，双近贴、双铟封、表面物理、表面化学和长寿命、高增益MCP技术等，又为发展第四代微光管和长波红外光阴极像增强器等高技术产品创造了良好的条件。
图1所示是用三代微光夜视仪在同样条件下分别获取的图像，从图中可明显看出第三代要优于第二代，而第二代又远远优于第一代。
2.4 微光夜视技术的发展趋势
微光夜视器件的研究方向是致力于提高已有的几代产品的性能，降低成本，扩大装备；进一步延伸新一代产品的红外响应和提高器件的灵敏度。
2.4.1 超二代微光夜视技术
超二代微光管采用与第三代微光近贴管结构大体相同的技术，主要技术特点是将高灵敏度的多碱光电阴极引入到第二代微光管中，并借用第三代微光MCP、管结构、集成电源以及结晶学、半导体本体特性等机理和工艺研究成果，其成像质量大幅度提高，由于工艺相对简单，价格相对较低，因而成为目前的主流产品。
2.4.2 第四代徽光夜视技术
近来，微光管的设计者从MCP中去除离子壁垒膜以得到无膜的微光管，同时增加1个自动门开关电源，以控制光电阴极电压的开关速度，并且改进了低晕成像技术，有助于增强在强光下的视觉性能。1998年Litton 公司首先研制成功无膜MCP的成像管，在目标探测距离和分辨力上有很大的提高，尤其是在极低照度条件下。其关键技术涉及到新型高性能无膜MCP、光电阴极与MCP间采用的自动脉冲门控电源及无晕成像技术等。这种无膜的BCG-MCPIV代微光管技术虽然刚刚起步，但良好的性能使其必然成为本世纪微光像增强技术领域的新热点。
3 红外成像技术及其发展
3.1 第一代红外热像技术
热成像技术的发展始于上世纪50年代，起初只能研制出基于单元器件的热像仪，场频较低，只限于小范围应用。直到20世纪70年代中长波碲镉汞(MCT)材料与光导型多元线列器件工艺成熟之后，热像仪才开始大量生产并装备军队。热像仪的种类繁多，可大致分为二类：一类是通用组件化的热像仪；另一类是按特殊要求设计的热像仪。
美国发展的是60元、120元与180元光导线列器件并扫的通用组件化热成像体制。它们的帧频与电视兼容，也是隔行扫描制，每场只有60行、120行和 180行，并分别由同步扫描的60元、120元和180元发光二极管对应地显示每帧的图像。在欧洲，以英国的热像仪为代表采用了串并扫体制。它以扫积型光导MCT探测器为基础构成了英国的第二类通用组件热像仪。这是一种完全电视兼容、分辨率与普通电视相同的热像仪。不论串扫、并扫或串并扫体制的热像仪都需要光机扫描。因此，此类热像仪统称为第一代热像仪。
3.2 第二代红外热像技术
最近，正在大力发展不用光机扫描而用红外焦平面阵列(IRFPA)器件成像的热像仪。由于去掉了光机扫描，这种用大规模焦平面成像的传感器被称为凝视传感器。它的体积小、重量轻、可靠性高。在俯仰方向可有数百元以上的探测器阵列，可得到更大张角的视场，还可采用特殊的扫描机构，用比通用热像仪慢得多的扫描速度完成360。全方位扫描以保持高灵敏度。这类器件主要包括InSb IRFPA、HgCdTeIRFPA、SBDFPA、非制冷IRFPA和多量子阱IRFPA等。此类热像仪被称为第二代热像仪。
3.3 第三代红外热像技术
第三代红外热像技术采用的红外焦平面探测器单元数已达到320x240元或更高(即105-106)，其性能提高了近3个数量级。目前，3μm-5μm焦平面探测器的单元灵敏度又比8μm-14μm探测器高2～3倍左右。因而，基于320x240元的中波与长波热像仪的总体性能指标相差不大，所以3μm- 5μm焦平面探测器在第三代焦平面热成像技术中格外的重要。从长远看，高量子效率、高灵敏度、覆盖中波和长波的HgCdTe焦平面探测器仍是焦平面器件发展的首选。
3．4 红外技术的发展趋势
红外技术的发展以红外探测器的发展为标志，可以从红外探测器的发展来推断其发展趋势。
(1)红外焦平面器件发展到高密度、快响应、元数达到106—10。元以上的大规模集成器件，由二维向三维多层次结构发展，在应用上就可以实现高清晰度热像仪，极大地缩小整机体积，增强功能。
(2)双色、多色红外器件的发展使整机可同时实现不同波长的多光谱成像探测，成倍扩大系统信息量，成为目标识别和光电对抗的有效手段。
(3)探测器在焦平面上实现神经网络功能，按程序进行逻辑处理，使红外整机实现智能化。
(4)提高探测器工作温度，高性能室温红外探测器和焦平面器件是发展重点之一，不需要制冷器，将会使整机更精巧、更可靠，从而实现全固体化。
(5)提高成品率，降低价格。
4 夜视技术的未来发展
4．1 红外热成像技术与徽光成像技术的比较
由于工作原理不同，红外热成像技术与微光成像技术各有利弊。
(1)红外热成像系统不象微光夜视仪那样借助夜光，而是靠目标与背景的辐射产生景物图像，因此红外热成像系统能24小时全天候工作。
(2)随着计算机技术的发展，很多红外热成像系统具有完整的软件系统以实现图像处理、图像运算等功能，图像质量大大改善。
(3)红外辐射比微光的光辐射具有更强的穿透雾、霾、雨、雪的能力，因而红外热成像系统的作用距离更远。
(4)红外热成像能透过伪装，探测出隐蔽的热目标，甚至能识别出刚离去的飞机和坦克等所留下的热迹轮廓。
(5)微光夜视仪图像清晰、体积小、重量轻、价格低、使用和维修方便、不易被电子侦察和干扰，所以应用范围广。
(6)微光夜视仪的响应速度快，利用光电阴极像管可实现高速摄影。
(7)一般微光成像面为连续靶面，期间的分辨率很高，目前最高达到90lp／ⅡHn。相当于l 600以上的电视行。
(8)微光夜视频谱响应向短波范围扩展的潜力大，包括高能离子、x射线、紫外线、蓝绿光景物的探测成像基本上都是基于外光电转换、增强、处理、显示等微光成像技术原理口。
从学科和技术发展的角度看，红外技术有一定优势。可见光的存在是有条件的，而任何物体都是红外源，都在不停地辐射红外线，所以红外技术的应用将无处不在。目前，在近距离夜视方面，由于微光夜视仪价格低廉，图像质量也较好，仍然占据主要地位。随着红外器件价格的降低，红外热像仪必将大有作为。而在远距离夜视方面，红外热像仪的作用更为突出。
4．2 微光图像和红外图像的融合
在微光与红外技术各自不断进展的时期，考虑到二者的互补性，在不增加现有技术难度的基础上，如何将微光图像与红外图像融合以获取更好的观察效果，成为当前夜视技术发展的热点研究之一。
微光图像的对比度差，灰度级有限，瞬间动态范围差，高增益时有闪烁，只敏感于目标场景的反射，与目标场景的热对比无关。而红外图像的对比度差，动态范围大，但其只敏感于目标场景的辐射，而对场景的亮度变化不敏感。二者均存在不足之处。随着微光与红外成像技术的发展，综合和发掘微光与红外图像的特征信息，使其融合成更全面的图像已发展成为一种有效的技术手段。夜视图像融合能增强场景理解、突出目标，有利于在隐藏、伪装和迷惑的军用背景下更快更精确地探测目标。将融合图像显示成适合人眼观察的自然形式，可明显改善人眼的识别性能，减小操作者的疲劳感。
夜视技术中的微光成像和红外热成像技术比较 夜视技术中的微光成像和红外热成像技术比较 1引言始于20世纪60年代的微光夜视技术靠夜里自然光照明景物，以被动方式工作，自身隐蔽性好，在军事、安全、交通等领域得到广泛的应用。近年来，微光夜视技术得到迅速发展，在第一代、第二代、第三代的基础上，第四代技术应运而生。始于20世纪50年代的红外热成像技术也走过了三代的历程，它以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测，与微光成像技术相比，具有穿透烟尘能力强、可识别伪目标、可昼夜工作等特点。可以说，微光成像技术和红外热成像技术已经成为夜视技术的二大砥柱。2微光夜视技术及其发展2.1第一代微光夜视技术20世纪60 年代初，在多碱光阴极(Sb-Na-K-Cs)、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成第一代微光管。其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达5x104～105倍。第一代微光夜视技术属于被动观察方式，其特点是隐蔽性好、体积小、重量小、成品率高，便于大批量生产；技术上兼顾并解决了光学系统的平像场与同心球电子光学系统要求有球面物(像)面之间的矛盾，成像质量明显提高。其缺点是怕强光，有晕光现象。2.2第二代微光夜视技术第二代微光夜视器件的主要特色是微通道板电子倍增器(MCP)的发明并将其引入单级微光管中。装有1个MCP的一级微光管可达到104—105亮度增益，从而替代了原有的体积大、笨重的三级级联第一代微光管；同时，MCP微通道板内壁实际上是具有固定板电阻
的连续打拿级，因此，在恒定工作电压下，有强电流输入时，有恒定输出电流的自饱和效应，此效应正好克服了微光管的晕光现象；加之它的体积更小、重量更轻，所以，第二代微光夜视仪是目前国内微光夜视装备的主体。2.3第三代微光夜视技术第三代微光夜视器件的主要特色是将透射式GaAs光阴极和带Al2O3，离子壁垒膜的MCP引入近贴微光管中。与第二代微光器件相比，第三代微光器件的灵敏度增加了4倍-8倍，达到800μA/Im～2600μA/Im，寿命延长了3倍，对夜天光光谱利用率显著提高，在漆黑(10-4lx)夜晚的目标视距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工艺基础是超高真空、NEA表面激活，双近贴、双铟封、表面物理、表面化学和长寿命、高增益MCP技术等，又为发展第四代微光管和长波红外光阴极像增强器等高技术产品创造了良好的条件。图1所示是用三代微光夜视仪在同样条件下分别获取的图像，从图中可明显看出第三代要优于第二代，而第二代又远远优于第一代。 2.4微光夜视技术的发展趋势微光夜视器件的研究方向是致力于提高已有的几代产品的性能，降低成本，扩大装备；进一步延伸新一代产品的红外响应和提高器件的灵敏度。2.4.1超二代微光夜视技术超二代微光管采用与第三代微光近贴管结构大体相同的技术，主要技术特点是将高灵敏度的多碱光电阴极引入到第二代微光管中，并借用第三代微光MCP、管结构、集成电源以及结晶学、半导体本体特性等机理和工艺研究成果，其成像质量大幅度提高，由于工艺相对简单，价格相对较低，因而成为目前的主流产品。2.4.2第四代徽光夜视技术近来，微光管的设计者从MCP中去除
南京理工大学 硕士学位论文 微光和红外图像假彩色融合与处理算法研究 姓名：蔡炜涛 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：柏连发 20030301
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删、Ｊ。论义撇光和红外图像假彩色融台与处理算法掰ｆ究 ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＩＤｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．ｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆａｎａｌｙｓｉｓｏｎｌｏｗ．１ｅｖｅｌ－ｌｉｇｈｔ（ＬＬＬ）ａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄ（ＩＲ）ｉｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒａｎｄａｌｓｏｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｏｆｃｈｒｏｍａｔｉｃｓａｎｄｒｅａｌ—ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆｆａｌｓｅｃｏｌｏｒｆｕｓｉｏｎａｎｄｐｒｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｎＬＬＬａｎｄＩＲｉｍａｇｅｓａｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｐｒｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｎｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｉｍａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｓｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｎｉｎｎｏｖａｔｏｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｕｌｌ．．ｓｃａｌｅｎｏｎ．．ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｎＩＲｉｍａｇｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄａｎａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｈｉｓｔｏｇｒａｍｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｉｍａｇｅｉｓｖａｌｉｄａｔｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｆｕｓｉｏｎｏｎｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｉｍａｇｅｓ，ｒｅｆｏｒｍａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆｆａｌｓｅｃｏｌｏｒｆｕｓｉｏｎｏｎＬＬＬａｎｄＩＲｉｍａｇｅｓａｎｄａｓｅｒｉｅｓｏｆｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，Ｔｈｏｕｇｈｔｓｏｆｔｗａｒｅｅｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｆｕｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｍｏｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈａｎｔｈｏｓｅ ｏｒｉｇｉｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ， Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅ．ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｆａｌｓｅｃｏｌｏｒ，ｆｕｓｉｏｎ，ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ
微纳光学加工及应用 孙奇 一、微纳光学结构 光是一种电磁波，是由同相相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动而形成的，其传播方向垂直于电场与磁场所构成的平面，电磁波能有效的传递能量和动量[1]。从低频到高频，电磁波可以分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线和γ射线等，人眼可见波长在380nm至780nm之间，如图1所示。 (a ) (b ) 图1. (a) 电磁波传播方式 (b) 电磁波按频率分段图（图片来自网络） 传统光学只研究可见光与物质的相互作用，而现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。随着微加工技术的日臻成熟，电磁波在微纳结构中的传播，散射和吸收等性质开始逐渐被人们研究。1987年，Yabnolovich和John 首次提出了光子晶
体的概念[2, 3]；1998年，Ebbesen等人发现在打了周期性亚波长纳米空洞的厚金属膜上存在着超强的光投射峰，这一发现激起了对金属周期结构中表面等离激元的研究热潮[4]。从1987年至今，各领域对光学微纳结构的研究一直在迅猛发展。1.1光子晶体 从固体物理的概念中可以得知，当电子在周期性的势场中运动时，由于电子受到周期性势场的布拉格散射的作用形成了电子的能带结构，同时电子的能带与能带之间在一定的晶格条件下将存在带隙。在带隙能量范围内的电子其传播是被禁止的。运动的电子实际上也是一种物质波。无论何种波动形式，只要其受到相应周期性的调制，都将有类似于电子的能带结构同样也都可能出现禁止相应频率传播的带隙。 微纳光学结构技术是指通过在材料中引入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。1987年，Yabnolovitch和 John在讨论如何抑制原子的自发辐射和光子局域的问题时，把电子的能带概念拓展到光学中，提出了光子晶体的概念。光子晶体就是规律性的三维微结构，其周期远小于波长，形成光子禁带，通过引入局部缺陷，控制光的传播与分束。同样的，固体物理晶格中的许多概念都可以类似的运用到光子晶体中，诸如倒格矢空间、布里渊区、色散关系、Bloch函数、Van Hove奇点等物理概念。由于周期性，对光子也可以定义有效质量。不过需要指出的是，光子晶体与固体晶格有相似处，也有本质的区别。如光子服从的是麦克斯韦方程，电子则服从薛定谔方程；光子是矢量波而电子是标量波；电子是自旋为1/2的费米子，而光子是自旋为1的波色子，等等。 根据空间的周期性分布的不同，光子晶体可以分为一维、二维和三维光子晶体，如图2所示。一维光子晶体的材料一般在一个方向上进行周期排列，例如传统的多层薄膜结构；二维光子晶体表现为材料在平面上进行周期性排列；三维光子
文章简介 微光夜视仪利用夜间目标反射的低亮度的夜天光星月光大气辉光等自然光，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦察、观察、瞄准、车辆驾驶和其它战场作业。 文章详细内容 微光夜视仪原理 微光夜视仪利用夜间目标反射的低亮度的夜天光星月光大气辉光等自然光，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦察、观察、瞄准、车辆驾驶和其它战场作业。 微光夜视仪是根据光电效应的物理学原理制作而成的。光子进入夜视仪后打在金属板上，产生光电子。这些电子又通过一个安放在光屏前的薄盘片，盘片上有数百万个微通道（即数百万个像素），电子进入微通道后实现电子倍增，最后投射到荧光屏上成像。 因微光夜视仪是利用夜天光进行工作，属被动方式工作，因此能较好的隐藏自己，对从事特殊工作的部门，如军事、刑侦、辑毒、辑私、夜晚监控、保卫的应用等、它都是最合适的。 一、微光夜视仪的发展趋势 现已发展了三代、第一代为三级级联式微光夜视仪（由3个0代光电管串联组成）。第二代为微通道板式微光夜视仪，第三代为|||-V族负电子亲和势光电阴极像增强器微光夜视仪。在第二代向第三代过度时发展了一种超二代的光电管称二代加，其技术性能仅次于三代产品。微光夜视仪如细分类那么就是0代、1代、2代、2代加、3代、共五个档次。微光夜视仪发展到今天，技术上已比较成熟且成像质量好，造价低、因此在今后相当一段时期里，它们仍然是世界夜视装备一主要装备。二代加和三代产品具有体积小，重量轻、图像清晰、功能全、实用等特点。是军队、公安、武警、海关、石油行业、新闻采访、旅游、水产养殖、大自然爱好者、及其它行业夜晚工作不可缺少的装备。 但是由于其核心部件微光像增强器属高科技产品，工艺特别复杂、成本高、价格相对较高。但从性能价格比看，还是相当好的。 二、微光夜视仪的主要参数指标夜视仪指标其实都不是很重要，特别是厂家标称的最远观测距离，一般都误差很大，没有任何的参考价值。指标部分也就看看倍率和口很径。 厂家给出的数据很多是一种理论值。夜视仪的观测距离受到黑暗程度，天气质量（如雾，雨等）的严重影响。同时夜视仪的观测距离分为微光观测距离和全黑观测距离。其中全黑观测距离需要红外发射器的辅助光源配合，所以会受到红外发射器发射距离的远近的影响。 夜视仪的观测距离最为主要受到夜视仪的增像管代数的影响。 <1>. 微光观测距离
?图像识别? 文章编号：1005-0086（2000）05-0537-03 红外图像融合! 张加友，王江安1 （军事交通学院基础部，天津300161；1.海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033） 摘要：研究了利用拉普拉斯金字塔技术，对可见光电视和红外图像融合过程中，各个相关层的像素点值 的选取规则的不同对融合结果的影响，对比实验证明，对不同的红外图像结构，需应用不同的对应点值 的选取规则。 关键词：图像融合；图像处理；红外图像；拉普拉斯金字塔 中图分类号：TN911.73文献标识码：A Infrared Image Fusion ZHANG Jia-you，WANG Jiang-an （Miiitary Traffic Institute，Tianjin300161，China） Abstract：Photoeiectric tracking apparatus is powerfui defense eguipment on navai ship.Two important sensors were used：TV sensor and8~14!m IR sensor.It was freguentiy desirabie to combine the two images into a merged image. In this paper，the technoiogy of fusion IR images and TV images with Lapiacian Pyramid was studied.The seiecting ruie of the node vaiue from the coupie pyramid iayer was studied too.And the difference between merged the daui-IR im- ages and merged the TV and IR images was discussed. Key words：image fusion；image processing；IR image；Lapiacian Pyramid 1引言 空中运动目标的识别是空中预警系统的重要组成部分。在舰船空中预警系统中，光电跟踪仪具有重要的地位。它由可见光电视图像、激光测距、红外热像和红外跟踪点源等4个传感器组成。红外跟踪点源可以全天候红外跟踪，激光测距可准确测量目标的方位和距离；切换开关切换到电视通道，显示目标的可见光电视图像；切换开关切换到红外热像通道，显示目标的红外热图像。这样，系统可全天候工作。但在工作环境气候不佳时，如在多云情况，目标在云层穿越，在系统的两个通道切换过程中，常因切换过程长，使目标显示困难。解决问题有效办法是利用图像融合技术［1］。图像融合技术可将2幅图像有效的合成1幅图像，还能在1幅图像中显示2幅被融合图像的图像信息。将2幅图像对应的象素简单相加，会使图像信噪比降低［2］，图像出现拼接的痕 迹。图1（a）、（b）所示，为256X256像素灰度图像s!2和s!4；图1（d） 所示 图1图像简单相加与拉普拉斯图像融合 Fig.1Images pixels simply plus and Laplacian pyramid images fusion 光电子?激光第11卷第5期2000年10月 JOURNAL OF OPTOELECTRONICS?LASER Voi.11No.5Oct.2000 !收稿日期：2000-01-04修订日期：2000-05-17
第一章夜视技术概论 1.1 引言 在我们生活的世界中，光不只是生命赖以繁衍生息的主要能源，也是人类认识客观世界的重要信息源。人类通过自身的眼、耳、鼻、舌、身（触觉）去认识自然界，其中，通过人眼视觉给出的图像信息所占的比例最大。曾有人做过统计，在人类获得的信息中由视觉获取的信息占60%，由听觉获取的信息占20%，触觉占15%，味觉占3%，嗅觉占2%。而在当今飞速发展的信息时代，利用电视、互联网、卫星通信等光电技术手段，使得视觉信息在人类认识世界的过程中所起的作用早已超过90%。可以想像，如果没有光，没有各种先进的光电技术手段，人类就不会有今天这种绚烂多彩、盛况空前的文明。
但应该注意到，现今光电技术中所论述的光，就其物理本质而言，包括了从高能粒子（α、β、γ射线）、X射线、紫外线、可见光、红外线，以至短波、中波和长波的无线电波等所构成的整个波谱的电磁辐射。产生或反射这些电磁波以供人眼观察的景物信息的光谱、强度、速度以及时空分布会千差万别，很显然，单靠人的裸眼，无法直接感知上述全部光信息。这是因为尽管人眼结构精巧、功能齐全是任何其他单一光学或光电仪器所无法比拟的，然而就整体而言，人眼却天生地具有有限的空间、时间、光谱和能量的分辨能力。为了克服人眼的上述缺陷，人类先后发明了各种光学和光电仪器。例如，我国古代天文学家利用简单的“窥管”，斩除四周杂散光，改善了观察星体的视觉分辨率；望远镜、显微镜的发明，又把人眼的视野扩展到了遥远的星空和物质的微观世界。科学技术的飞速发展创造了近代的高度文明，给人类提供了更为有效、动态范围更宽和光谱适应性更强的各类光电观察、瞄准、显示仪器，如各种激光、微光、红外仪器。
红外与微光技术 1.红外技术的简介 红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。通常人们将其划分为近、点击此处添加图片说明中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0微米；中红外指波长为3.0～20微米；远红外则指波长为20～1000微米。在光谱学中，波段的划分方法尚不统一，也有人将0.75～3.0微米、3.0～40微米和40～1000微米作为近红外、中红外和远红外波段。另外，由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的"窗口"区，即1～3微米、3～5微米和8～13微米可让红外辐射通过，因而在军事应用上，又分别将这三个波段称为近红外、中红外和远红外。 红外应用产品种类繁多，应用广泛。红外线自1800年被发现以来，人们对她的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。本文选择了红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等几个比较大的产品领域做介绍。红外技术的发展前景十分的广阔，在军用和民用领域都有着极其广阔的应用。按应用领域可分为：安防领域、消防领域、电力领域、企业制程控制领域、医疗领域、建筑领域、遥感领域等。 2.红外技术的基本原理 红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，波长在770纳米至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。红外线可分为：近红外线（700~2000nm）、中红外线（3000~5000nm）、远红外线（8000~14000nm）。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。 红外线穿透云雾能力比可见光强，利用红外线可以观测低空水蒸气含量进行天气预报；晴天可利用红外线观测大气CO⒉含量，估计温室效应，亦可观测大气污染的情况。
微光夜视仪阅读答案 微光夜视仪利用夜间目标反射的低亮度的夜天光星月光大气辉光等自然光，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦察、观察、瞄准、车辆驾驶和其它战场作业。下面是的关于微光夜视仪阅读答案的相关资料，欢迎阅读！ 微光夜视仪 培暂 ①自古以来，人类就渴望有一双能透视黑夜的眼睛。微光夜视仪的出现，使人类的这一渴望成为现实。充分利用夜晚微弱的光线，使我们能像白天一样地观察，这是微光技术的突出特点。 ②在现代战争的新闻报道中。人们常常可以看到一幅幅黄绿色的反映夜间战场状况的影像，这些精彩的报道就得益于微光技术。事实上，不仅在新闻领域，且在军事、海洋勘探、水下救援、天文观察、公安监控、野生动物研究等等领域，微光技术也大显身手。机场、车站的行李检查设备，银行、医院和家庭等地方所有的昼夜保安，监视或监护系统中，也常常使用微光专业产品；大家所熟悉的电视类型的医用X射线透视检查系统，也应用了微光技术。 ③在夜暗环境中存在着少量的自然光，如月光、星光、大气辉光等，统统称为夜天光。因为它们和太阳光比起来十分微弱，所以又叫做夜微光。人眼视网膜的感光灵敏度不高，在微光条件下不能充分“曝光”。这是造成人们在夜暗环境中不能正常观察的一个原因。那么微光夜视技术是如何达到“化夜为昼”的呢？
④夜视技术是应用光电探测和成像器材，将肉眼不可视目标转换（增强）成可视影像的信息采集、处理和显示技术。微光夜视器材依靠夜天的微光照明，首先把目标的人眼看不见的光信号转换成电信号，然后再把电信号放大，并把电信号转换成人眼可见的光信号，这就是一切夜视器材实现夜间观察的共同途径。 ⑤在微光夜视器材中，图像增强器是核心器件，利用图像增强器将夜空中微弱的自然光，如月光、星光、大气辉光增强几百倍甚至数万倍，达到使人眼能够进行远距离观察的程度。黄绿光是人眼最敏感的波长。因此，这种颜色的荧光屏常常应用到增像器上，这也是新闻报道中黄绿色图像的由来。 ⑥微光技术大大拓展了我们人类的视觉领域。它能弥补人眼在空间、时间、能量和光谱方面分辨能力的不足，而且能以人眼的自然观察习惯显示图像，适合部队夜间行动和作战。所以它一出现便引起各国军界的关注，成为夜视技术领域发展的重点。 ⑦引领人们冲破黑暗的微光技术？在被预言为“光电世纪”的21世纪里，还将为人类作出更大的贡献。 （1）修改选文第⑤段中画线的句子，把修改后的句子写在下面。 ___________________________________________________________ __ （2）选文的说明对象是什么？
红外图像与可见光图像融合 笔记 图像融合是将来自不同传感器在同一时间(或者不同时间)对同一目标获取的两幅或者多幅图像合成为一幅满足某种需求图像的过程。 为了获得较好的融合效果，在研究融合算法之前，对图像预处理理论及方法进行了研究。预处理理论主要包括图像去噪、图像配准和图像增强。图像去噪目的是为了减少噪声对图像的影响。图像配准是使处于不同状态下的图像达到统一配准状态的方法。图像增强是为了突出图像中的有用信息，改善图像的视觉效果，并方便图像的进一步融合。 图像融合评价方法：主观评价和客观评价。指标如：均值、标准差、信息熵等。 针对IHS变换和小波变换的优缺点，本文提出了一种基于这两种变换结合的图像融合方法。该算法的具体实现步骤如下：先对彩色可见光图像进行IHS变换，对红外图像进行增强，然后将变换后得到的I分量与已增强的红外图像进 行2层小波分解，将获得的低频子带和高频子带使用基于窗口的融合规则，而后对分量进行小波重构和IHS逆变换，最后得到融合结果。经仿真实验证明，此结果优于传统IHS变换和传统小波变换，获得了较好的融合结果，既保持了可见光图像中的大量彩色信息又保留了红外图像的重要目标信息。 红外传感器反映的是景物温度差或辐射差，不易受风沙烟雾等复杂条件的影响。一般来说，红外图像都有细节信息表现不明显、对比度低、成像效果差等缺点，因此其可视性并不是很理想。 可见光成像传感器与红外成像传感器不同，它只与目标场景的反射有关与其他无关，所以可见光图像表现为有较好的颜色等信息，反应真实环境目标情况，但当有遮挡时就无法观察出遮挡的目标。 利用红外传感器发现烟雾遮挡的目标或在树木后的车辆等。在夜间，人眼不 能很好的辨别场景中的目标，但由于不同景物之间存在着一定的温度差，可以利用红外传感器，它可以利用红外辐射差来进行探测，这样所成的图像虽然不能直接清晰的观察目标，但是能够将目标的轮廓显示出来，并能依据物体表面的温度和发射率的高低把重要目标从背景中分离出来，方便人眼的判读。但由于自身成像原理以及使用条件等原因，所形成图像具有噪声大、对比度低、模糊不清、视觉效果差等问题。不利于人眼判读。 可以将两者图像融合在一起，这样可以丰富图像信息，提高图像分辨率，增强图像的光谱信息，弥补单一传感器针对特定场景表达的不全面，实现对场景全面清晰准确的表达。 两者的主要区别有： (1)可见光图像与红外图像的成像原理不同，前者依据物体的反射率的不同进行成像，后者依据物体的温度或辐射率不同进行成像，因此红外图像的光谱信 息明显不如可见光图像。
微纳光学与SPR技术 SC12009006 王启蒙 摘要：表面等离子体共振（Surface plasmon resonance，SPR），又称表面等离子体子共振，表面等离激元共振，是一种物理光学现象，有关仪器和应用技术已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。 1 SPR简介 SPR是一种物理光学现象。当一束平面单色偏振光在一定的角度范围内照射到镀在玻璃表面的金属银或金的薄膜上发生全反射时，当入射光的波向量与金属膜内表面电子（称为等离子体）的振荡频率相匹配时，光线既被耦和进入金属膜，引起电子发生共振，即表面等离子体共振。 在金属中，价电子为整个晶体所共有，形成所谓费米电子气。价电子可在晶体中移动，而金属离子则被束缚于晶格位置上，但总的电子密度和离子密度是相同的，从整体来说金属是电中性的。人们把这种情况形象地称为“金属离子浸没于电子的海洋中”。这种情况和气体放电中的等离子体相似，因此可以把金属看作是一种电荷密度很高的低温（室温）等离子体，而气体放电中的等离子体是一种高温等离子体，电荷密度比金属中的低。此时光线提供的能量导致金属膜表面电子发生共振，电子吸收该能量使被反射光的强度达到最小，这种最小化发生时的入射光角度称为SPR角。SPR角是随金属表面的折射率的变化而变化，这一变化又和金属表面结合的生物分子的质量成正比。[1]
五十年代，为了解快速电子穿过金属箔时的能量损失，人们进行了大量的实验和理论工作。Pine和Bohm认为，其中能量损失的部分原因是激发了金属箔中电子的等离子体振动（Plasma oscillation），又称为等离子体子（plasmon）。Ritchie从理论上探讨了无限大纯净金属箔中由于等离子体振动而导致的电子能量损失，同时也考虑了有限大金属箔的情况，指出：不仅等离子体内部存在角频率为ωp的等离子体振动，而且在等离子体和真空的界面，还存在表面等离子体振动（Surface plasma oscillation）。Powell和Swan 用高能电子发射法测定了金属铝的特征电子能量损失，其实验结果可用Ritchie的理论来解释。[2]Stern和Ferrell将表面等离子体振动的量子称为表面等离子体子（Surface plasmon），研究了金属表面有覆盖物时的表面等离子体振动，发现金属表面很薄的氧化物层也会引起这种振动的明显改变。他们还预言：由于表面等离子体振动对表面涂层的敏感，那么通过选择合适的涂层，表面特征能量损失的值会在一定范围内发生变化。 除电子以外，用电磁波，如光波，也能激发表面等离子体振动。二十世纪初，Wood 首次描述了衍射光栅的反常衍射现象，这实际上就是由于光波激发了表面等离子体振动所致。[3]六十年代晚期，Kretschmann 和Otto采用棱镜耦合的全内反射方法，实现了用光波激发表面等离子体振动，为SPR技术的应用起了巨大的推动作用。他们的实验方法简单而巧妙，仍然是目前SPR装置上应用最为广泛的技术。
关于微光与红外的夜视前景分析 自其问世以来，所采用的技术不断发展，而每种技术所针对的问题也不尽相同，有的主要为了过滤白光，有的着眼于减少高频干扰的影响，还有的专门解决小动物活动造成的误报；还有的两种技术，正好强调了互为对立的两个方面，如脉冲计数技术和一步触发技术；有的两种技术应用原理相反，结果却殊途同归，如无线防盗系统中的扩频技术和超窄带技术。作为报警服务行业的施工维护和市场部门人员，应该对这些技术有一定的了解，从而根据使用环境，有针对性地制订设计和施工方案，达到量材使用，减少误报的目的。笔者根据近几年来国内实际安装较多的红外探测器型号，将其采用的技术初步归纳为以下一些类别。 20世纪60年代的微光夜视技术靠夜里自然光照明景物，以被动方式工作，自身隐蔽性好，在军事、安全、交通等领域得到广泛的应用。近年来，微光夜视技术得到迅速发展，在第一代、第二代、第三代的基础上，第四代技术应运而生。20世纪50年代的红外热成像技术也走过了三代的历程，它以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测，与微光成像技术相比，具有穿透烟尘能力强、可识别伪目标、可昼夜工作等特点。可以说，微光成像技术和红外热成像技术已经成为夜视技术的二大主流。 1 微光夜视技术及其发展 1.1 第一代微光夜视技术 20世纪60年代初，在多碱光阴极（Sb-Na-K-Cs）、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成第一代微光管。其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达5x104～105倍。第一代微光夜视技术属于被动观察方式，其特点是隐蔽性好、体积小、重量小、成品率高，便于大批量生产；技术上兼顾并解决了光学系统的平像场与同心球电子光学系统要求有球面物（像）面之间的矛盾，成像质量明显提高。其缺点是怕强光，有晕光现象。 1.2 第二代微光夜视技术 第二代微光夜视器件的主要特色是微通道板电子倍增器（MCP）的发明并将其引入单级微光管中。装有1个MCP的一级微光管可达到104—105亮度增益，从而替代了原有的体积大、笨重的三级级联第一代微光管；同时，MCP微通道板内壁实际上是具有固定板电阻的连续打拿级，因此，在恒定工作电压下，有强电流输入时，有恒定输出电流的自饱和效应，此效应正好克服了微光管的晕光现象；加之它的体积更小、重量更轻，所以，第二代微光夜视仪是目前国内微光夜视装备的主体。 1.3 第三代微光夜视技术 第三代微光夜视器件的主要特色是将透射式GaAs光阴极和带Al2O3，离子壁垒膜的MCP引入近贴微光管中。与第二代微光器件相比，第三代微光器件的灵敏度增加了4倍-8倍，达到800μA/Im～2600μA/Im，寿命延长了3倍，对夜天光光谱利用率显著提高，在漆黑（10-4lx）夜晚的目标视距延伸了50％-100％。第三代微光器件的工艺基础是超高真空、NEA表面激活，双近贴、双铟封、表面物理、表面化学和长寿命、高增益MCP技术等，又为发展第四代微光管和长波红外光阴极像增强器等高技术产品创造了良好的条件。 1.4 微光夜视技术的发展趋势
2020年红外与微光技 术精编版
红外与微光技术 1.红外技术的简介 红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。通常人们将其划分为近、点击此处添加图片说明中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0微米；中红外指波长为3.0～20微米；远红外则指波长为20～1000微米。在光谱学中，波段的划分方法尚不统一，也有人将0.75～3.0微米、3.0～40微米和40～1000微米作为近红外、中红外和远红外波段。另外，由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的"窗口"区，即1～3微米、3～5微米和8～13微米可让红外辐射通过，因而在军事应用上，又分别将这三个波段称为近红外、中红外和远红外。 红外应用产品种类繁多，应用广泛。红外线自1800年被发现以来，人们对她的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。本文选择了红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等几个比较大的产品领域做介绍。红外技术的发展前景十分的广阔，在军用和民用领域都有着极其广阔的应用。按应用领域可分为：安防领域、消防领域、电力领域、企业制程控制领域、医疗领域、建筑领域、遥感领域等。 2.红外技术的基本原理 红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，波长在770纳米至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。红外线可分为：近红外线（700~2000nm）、中红外线（3000~5000nm）、远红外线
（8000~14000nm）。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。 红外线穿透云雾能力比可见光强，利用红外线可以观测低空水蒸气含量进行天气预报；晴天可利用红外线观测大气CO⒉含量，估计温室效应，亦可观测大气污染的情况。 红外线具有很强热效应，并易于被物体吸收，通常被作为热源。俗称红外光。 生物体中的偶极子和自由电荷在电磁场的作用下，有按电磁场方向排列的趋势。在此过程中，引发分子、原子无规则运动加剧而产生热，当红外辐射有足够强度时即超过了生物体的散热能力，就会使被照射机体局部温度升高，这就是红外线的热效应。 红外热效应是设计和制作热敏型红外探测器的物理基础。在生活中，利用红外热效应的有红外线高温杀菌、红外线治疗等。 红外线检测物体表面温度分布的变化如图1：
微光夜视仪是在夜间或极低照度下，将微弱的光线通过大相对孔径的光学镜头和高增益的微光像增强器转变成人眼可清晰观察的图像，从而实现夜间观察的一种军民两用高科技仪器。像增强器是微光夜视仪的核心器件，超二代（２＋）、三代像增强器是目前国际上夜视技术领域的最新成果。 与红外热像仪等其他夜视设备相比，微光夜视仪具有体积小、重量轻、可靠性高、成本低等优点，是目前各国军民两用夜视设备中应用最多最普遍的品种。微光夜视产品品种繁多，目前国际上一般按用途分为观察仪、瞄准具、驾驶仪、夜视眼镜、微光电视等几大类。在军事领域和民间的夜间侦察、识别、跟踪等方面有着广泛的应用。 微光夜视技术是二战后兴起的高新技术，其关键器件微光像增强器一直被发达国家作为核心机密封锁。受条件限制，我国微光夜视产品自主研发起步较晚，进展缓慢，直到上世纪８０年代，原五机部云南光学仪器厂（中国兵器工业集团云南北方光电仪器有限公司）引进的中国第一条微光像增强器生产线建设成功，我国微光夜视事业发展才真正拉开帷幕。经过近２０年的迅猛发展，微光像增强器从一代、二代发展到超二代，微光夜视器材也实现了系列化、通用化。中国兵器工业集团云南北方光电仪器公司研制生产的ＷＹＪ二代微光眼镜就是其中一颗璀璨的明珠。 ＷＹＪ二代微光眼镜方案先进、设计成熟，主要用作夜间观察、夜间驾驶、夜间维修和在自带红外光源辅助下进行阅读；与红外瞄准指示器配合，用作单兵轻武器夜间射击瞄准。 产品由观察镜主体、面罩和外接电池盒组成，观察镜主体是主要工作部分，面罩用于观察镜主体与人体面部的固定，外接电池盒用作备用电源。观察镜主体由目镜组、辅助光源、开关手轮、物镜组、物镜护盖、像增强器和电池盒组成。 该产品既吸收了国外同类产品的优点，又结合我国具体情况进行了大胆的改进，采用了很多先进的设计思路和成熟经验，具有结构紧凑、布局合理、体积小、重量轻、维修性好、环境适应性强，具备较好的抗强光能力等特点。由于只用了一个物镜和一个像增强器，较大地降低了全寿命成本。主要指标和性能达到了美国同时代产品的水平，缩小了我国与发达国家夜视仪器水平的差距。投入设计时，国内微光夜视仪的标准还是空白，通过产品的设计，促进了标准的制订。１９９２年度该产品获得部级科技进步奖。 光学系统采用前一个１Ｘ望远系统和后一个１Ｘ望远系统组成非共轴系统；物镜采用高强度七片五组元的双高斯照像物镜，利用国产普通玻璃组成大相对孔径（ｄ／ｆ＇＝１：１）物镜设计。同时对像增强器进行了优化改进，像质好、分辨率高。 实行了组合化设计与最佳化设计，将主机分为物镜组和双目镜组两个大组件，每个组件都有十分严格的技术要求，能独立进行装配校正与检验，能成为互换的组件。组件之间用Ｏ型橡胶密封圈密封，装拆方便，在像增强器损坏或寿命终止时，只要拧下物镜组，换上新的像增强器，作简单的调整，就可以继续使用。对产品通用化、系列化、扩大产品使用用途提供了很大的方便。 由于采用了系统工程的设计思路，产品大量使用了高强度塑料模压成型，国产化率达到了近１００％。根据设计方案，拟定了人机工程八条，如视度调节轮放在左边，便于夜间驾
PTZ-35MS & PTZ-50MS红外热像仪和微光摄像机双系统 PTZ-35 MS和/PTZ-50 MS的特点是将一个高灵敏度的长波热像仪和一个远距离的白光/微光摄像机集成在了一个坚固和密封的外壳内。PTZ-35 MS和PTZ-50 MS可在全黑、薄雾和烟雾的条件下提供轮廓鲜明和清晰的热图像。它们和FLIR公司大多数尖端的安全监控系统一样具有采用热成像技术的特点。它们都使用了FLIR公司先进的成像处理技术，所以在景物动态变化情况下，仍能显示出对比度很好的热图像。与其它的夜视系统需要微光才能成像不同，此系统成像不需要任何可见光。 简要介绍 清晰的热图像320×240像素PTZ-35 MS和PTZ-50 MS可提供分辨力为320×240像素的轮廓鲜明和清晰的热图像。这就可使用户看到更多的图像细节和更小的目标。先进的热像仪软件使用户在不需要调节的情况下就能得到清晰的热图像。它们在任何夜间和白天的环境条件下，均能得到高质量的热图像。 白光、微光热成像两种配置均安装了一个远距离的白光/微光摄像机，可同时得到热像仪和白光/微光摄像机的视频输出。白光摄像机可提供26×的光学变焦，电子稳像可为你在整个变焦范围内得到清晰的图像。 两种型号不同的用户有不同的需求。因此FLIR公司生产了带有不同镜头的热像仪。长焦距的镜头具有窄的视场使你可以看得更远。热像仪可配置窄视场镜头或广角镜头以适 应大多数安全监视的应用。PTZ-35MS具有20°的视场，而PTZ-50 MS的视场为 14°，两者非常适于在所有的环境下对短距离威胁的探测使用。PTZ-50MS探测如 人大小尺寸的目标实际上可以达到800m的距离；对一个 2.3m×2.3m大小目标的 探测距离可以大于2km。 容易操作、快速和精确的方位/俯仰云台：PTZ-35MS和PTZ-50MS被安装在一个 小型的、坚固的方位/俯仰云台上，通过直观的操作杆使用户能够在方位+/- 200°和 俯仰+/-60°的范围内观察、了解上述范围内的情况。不需要经过特殊的培训就能使 用PTZ热像仪。 体积小、重量轻由于重量非常轻，两种型号均能安装到任何位置。但应该安装在最佳的观察点上，以得到最大的有效观察视场 专为苛刻环境中使用而设计PTZ-35MS和PTZ-50MS是特别可靠的系统，其中的关键核心部件得到了很好的保护，满足Mil-Std-810E和IP66标准的要求，能防潮和防水。两者的工作温度范围为-32°C~+55°C。 多种安装方式可选多种安装方式可以使PTZ-35 MS和PTZ- 50 MS连接和集成到用户现有的CCTV系统中，提供早期探测和全年一天24小时一周7天的观察。它们可以作为单独的配置使用，也可作为网络的一部分，或者是作为本地和网络共同控制的合配置中使用。 -----模拟配置：通过RS-232或RS-422，PTZ-35 MS和PTZ-50 MS与远端遥控面板简单连接。Pelco D指令用于通用的方位/ 俯仰/变焦功能控制。两条视频电缆可连接到任何能接受复合视频的多功能显示器上。提供了一个用户接口的连接图。 ----- TCP/IP配置：两者可以集成到任何现有的TCP/ IP网络中，不需要增加任何额外电缆就可通过个人计算机进行控制。采用这种配置，甚至在几千公里之外都可以用网络监控所有活动。提供了一个用户控制系统接口的连接图。
1引言微纳光学主要指微纳米尺度的光学效应，以及利用微纳米尺度的光学效应开发出的光学器件、系统及装置。微纳光学不仅是光电子产业的重要发展方向之一，也是目前光学领域的前沿研究方向。微纳光学的发展是由大规模集成电路工艺水平的进步所推动的。早在20世纪50年代，德国著名教授A.W.Lohmann [1]就考虑到利用光栅的整体相移技术对光场相位编码，以实现对光波的人工控制。1964年夏季，A.W.Lohmann 教授指导大学生Byron ，利用IBM 当时先进的制版设备演示了世界上第一张计算机全息图。随后的衍射光学进展都可以看作是人为地控制或改变光的波前，从这个意义上说，这个工作具有革命性的意义。随着半导体工艺技术的进步，微米尺度的任意线 宽都可以加工出来。由此，达曼提出一种新型的微光学分束器件，后人叫做达曼光栅[2]。达曼光栅通过任意线宽的二值相位调制，将一束激光分成多束等强度的激光。其制作充分利用了微电子工艺技术，是一个典 型的微光学器件[3]。 达曼光栅一般能产生一维或者二维矩阵的光强分布。周常河等[4]提出了圆环达曼光栅，也就是不同半径的圆孔相位调制，实现多级等光强的圆环分布。我们知道，圆孔的傅里叶变换是贝塞尔函数，而矩形的傅里叶变换是SINC 函数，因此，虽然达曼光栅和圆环达曼光栅的物理本质一样，但是其数学处理却不相同[5]。随着制造技术水平的进步，出现了一些纳米光学领域的新概念：光子晶体（Photonic Crystal ）[6]、 表面微纳光学结构及应用 Micro-&Nano-Optical Structures and Applications 摘要简短回顾微纳光学的几个重要研究方向，包括光子晶体、表面等离子体光学、奇异材料、负折射、隐身以及 亚波长光栅等。微纳光学不仅成为当前科学的热点研究领域，更重要的是，微纳光学是新型光电子产业的 发展方向，在光通信、光存储、激光核聚变工程、激光武器、太阳能利用、半导体激光、光学防伪技术等诸多 领域，起到了不可替代的作用。 关键词微纳光学；纳米制造；微纳光学产业 Abstract Important areas of micro -and nano -optics are introduced,which include photonics crystal, plasmonics,metamaterials,negative -index materials,cloaking,subwavelength gratings and others. Micro -and nano -optics is not only the hot subject of the current scientific research,and more importantly,it reflects the new direction of the optoelectronics industry,which will be widely used in optical communications,optical storage,laser fusion facility,laser weapon,utilization of solar energy, semiconductor laser,optical anti-faking and others areas. Key words micro-&nano-optics;nanofabrication;micro-&nano-optical industry 中图分类号TN25doi ： 10.3788/LOP20094610.0022
第38卷 第2期 红 外 技 术 V ol.38 No.2 2016年2月 Infrared Technology Feb. 2016 157 红外与微光融合图像的多尺度色彩传递算法 谯涵丹，富容国，王贵圆 （南京理工大学 近程高速目标探测技术国防重点学科实验室，江苏 南京 210094） 摘要：针对红外与微光的灰度融合图像不利于人眼观察的问题，提出了一种在YC b C r 颜色空间的基 于多尺度多分辨率分析的色彩传递算法，帮助观察者获取丰富的场景信息和舒适的观察效果。该算 法首先在Y 通道将红外和微光图像进行灰度融合；然后将灰度融合图像和彩色参考图像的Y 分量做 拉普拉斯金字塔分解，比较其金字塔各层系数差异，综合各层系数差异找出最佳匹配点；最后将参 考图像中最佳匹配点的C b 和C r 值传输到灰度融合图像中，生成最终的具有自然色彩的融合图像。 实验结果表明，本文方法生成的彩色融合图像接近自然真实的颜色，有利于人眼对目标的观察与场 景的理解。 关键词：色彩传递；图像融合；红外图像；微光图像；YC b C r 颜色空间 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2016)02-0157-06 Multi-resolution Color Transfer Algorithm for Fusion Image of Infrared and Low-level light QIAO Handan ，FU Rongguo ，WANG Guiyuan (Key Discipline Laboratory of Defense of Short-range and High-speed Target Detection Technology , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 210094, China ) Abstract ：In order to convert the fusion image of infrared and low-level light images into color image which accords with human visual perception, and helps observers to get rich scene information and comfortable visual effect, a color transfer algorithm based on multi-scale and multi-distinguishability in C b C r color space was proposed. Firstly, infrared and low-level light images were fused in Y channel. Then, the laplace pyramid decomposition was done with the gray fusion image and the reference image. The best matching point was located by comparing the coefficients of each pyramid layer of both images and finding the minimum difference value point. Finally, the C b and C r components of the best matching point in reference image were transferred into gray fusion image to get the final fusion image with natural color effects. The experimental result shows that the color-transferred image has a natural color perception to human eyes, which benefits for the human eye observation of the target and understanding of the scene. Key words ：color transfer ，image fusion ，infrared image ，low-level light image ，YC b C r color space 0 引言 红外热像仪和微光夜视仪获取的红外与微光图 像具有互补性，将红外与微光图像融合可以综合红 外热像仪的热目标探测能力和微光CCD 的场景观 察能力[1]。研究表明，人眼对色彩的敏感度要远远 高于亮度的敏感度，相比于灰度融合图像，彩色图 像能够提供丰富的色彩信息[2]。因此，彩色融合图 像更利于人眼对目标的观察与场景的理解。 图像间色彩传递是近几年计算机图形学、计算机视觉领域内的研究热点之一，观察者能从颜色的区别上更容易地判断目标特征，快速理解场景[3-7]。目前，国内外文献中色彩传递方法可以总结为两大类，第一类是全局传递[8-11]：在参考图像和目标图像之间做颜色整体信息的传递，根据参考图像的色彩的统计特性对目标图像的色彩进行调整，使之与前者相一致，从而获得相似色彩。此类算法比较适合色彩分布单调的图像，对于色彩较为丰富的图像，