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 (8000~14000nr)所有高于绝对零度(-273.15 C)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CQ?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：
图i 红外线检测物体表面温度分布的变化
从图中可知，热流注入是均匀的，因此对无缺陷的物体，正面和背面的温度 场分布
基本上是均匀的。
如果物体内部存在缺陷，在缺陷处温度分布将发生变化，对于隔热性的缺陷, 正面
检测时，缺陷处因热量堆积呈“热点”，背面检测时缺陷处则是低温点；而 对于导热性的缺陷，正面检测时，缺陷处的温度是低温点，背面检测到缺陷处的 温度是“热点”
非均盧体
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度分布
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度分布 性fe ）
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均质体
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可见，采用红外检测技术，可以形象的检测出材料表层与浅层缺陷和范围
3. 红外技术的典型应用
3.1 军用领域红外技术可用于对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外成像的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统；光电对抗等。在美、英、法、德、日、以色列等发达国家的军队中，红外热像仪已配置在陆、空、海军等各个军种中，例如海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7 具红外热像仪。
与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少，其市场需求量相当巨大。
3.2 民用领域
红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与防范和科学研究等民用领域广泛应用，成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。
系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低，这个发展趋势不但促进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途，同时又拉动了这项技术本身所牵引的基础行业的发展。
民用领域的红外热像仪市场极有可能呈现出爆发性增长，未来全球民用潜在需求市场高达上千亿美元。
3.3 安防领域
从2006 年至今，全球视频监控市场年增长速度达到70%左右，预计到2010 年，全球视频监控市场规模将达到近60 亿美元。中国视频监控市场，2006年规模达18 亿元，预计2010年将达到近70亿元。
随着商业和民用安防监控实际需求的不断增长、部署监控系统性价比的不断提升，以及“国家应急体系” 、“平安建设”、“科技强警”等重大工程项目在全国不断推进，我国视频监控市场将持续升温，并不断创造出更多的市场需求和机会。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等国内大型活动的举办和世界社会安全形势的多变，对各种危险性的预防也提出了越来越高的要求，具有全天时准全天候的红外监视显得更加突出。
非制冷红外探测器的出现和市场价格的可接收性，红外报警已从近红外主动照射成像报警、点源红外探测报警快速向红外凝视焦平面成像发展。
红外成像、红外/ 可见光融合的智能视频监控报警系统将获得快速发展，并将广泛运用到海边防、银行、机场、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门，以及交通、工业、仓储、港口码头、物联网和森林防火等行业市场。
到2009 年，全国约有300 万个监控摄像头用于城市监控与报警系统。未来按三十分之一配置红外热像仪，市场规模即达10 万只，平均每台按5 万元计算（目前售价约为10 万元），市场需求总量达到50 亿元。红外安防已经开始成为安防领域的又一热门产业！
3.4 消防领域
消防领域是世界上发达国家红外热像仪最大的民用市场。据统计，目前全球有大约500 万消防人员，如果每辆消防车辆配备一台热像仪，市场总量将达到20 万台。
据我国公安部消防局装备处的统计资料，目前我国消防车保有量约为2.3 万辆，按照公安部、国家发展和改革委员会、建设部修订的《城市消防站建设标准》要求，到2009年，每个消防站的消防车配置将由3.2 辆增加到5 辆，全国消防车总量因此将达到近3.6 万辆。
我国消防车中配备红外热像仪的还很少，如果每台消防车配备一台红外热像仪，平均每台按10 万元计算（目前售价约为15 万元），全球消防领域的市场需求总量达到200 亿元，我国将达到36 亿元。
电力领域作为最成熟、最有效的电力在线检测手段，红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性，大大降低了设备的检修时间。
虽然电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业，但仅限于广东、浙江、江苏、山东等沿海经济发达地区，而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20%。
据统计，我国电力行业红外热像仪的总需求量约为2.5 万台，以平均每台售价6 万元（目前售价约为10 万元）计算，市场需求总额约为15 亿元。
3.5 企业制程控制领域
目前，我国制造业共有约130 多万家企业，这些制造业如果利用红外热像仪做制程
控制，则能大大提高企业的产品品质，如制造业中10%的大型企业配备红外热像仪，按每家企业配备一台红外热像仪来计算，则市场需求总量将达到13 万台，以每台售价10 万元计算，则市场需求额可达130亿元。
3.6 医疗领域
红外技术的医学应用主要包括人体温度检测、疾病临床诊断、疾病治疗与保健三个领域。红外测温检测在非典、流感期间发挥了重要作用；医用红外热成像技术是对结构成像技术（B超、CT核磁共振）是一个很好的补充，许多以往结构成像技术不能表现或晚于机能表现的异常信息，却能通过红外热成像技术表达。据文献报道，在发现肿瘤方面，它比CT核磁早6?12个月。它又是疼痛及软组织损伤的唯一可查仪器。
目前，医用红外热成像技术正在生物信息、无创检测、亚健康评估、肿瘤预测、中医诊断客观化、人体异常信息的无创监测（包括SARS疫情监测）等重大
前沿领域得到广泛的应用。各种红外理疗仪已经逐步进入了人们的家庭。
我国医用红外热像仪的研制起步较晚，1991 年才开始研制医用红外，由于技术和市场的原因，销售量一直较小，目前在使用的医用红外热像仪产品大约有200 台，北京协和医院、军区总医院、309 医院、304医院、721 医院、电力总医院、北京医院等均有此类设备，据报道，目前全国各大医院均已建立了红外医疗中心，80%的中小型医院成立了红外医疗科室，国内医疗界对红外医疗设备的需求大大增加。
3.7 建筑领域
2006 年11 月1 日，中国工程建设标准化协会批准实施《红外热像法检测建筑外墙饰面层脱粘结缺陷技术规程》，对红外热像仪在建筑行业的应用进行了规范。目前，我国建筑企业约为10万家，如果每家配备1 台红外热像仪，则市场需求总量可达10 万台，以平均每台售价5 万元计算，市场需求额可达50 亿元。
3.8 遥感领域
红外遥感仪器获取地物目标的红外波段辐射数据，经过信号或信息处理可以获得地球环境的信息。在地球资源探查、气象预报、防灾减灾、抗灾搜救等方面具有重要的应用价值和广阔的应用空间。有星载、机载、浮空器等众多遥感平台。
4. 红外技术的发展趋势
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。但人们对她的研究仍然延续，时不时出现的新发明新应用，带给我们惊讶与感叹，人类对这座宝藏的开发还远远不够，红外产业还有广阔的扩张空间！
4.1 红外技术的发展及主要应用领域
4.1.1 军用领域
在美、英、法、德、日、以色列等发达国家的军队中，红外热像仪已配置在陆、空、海军等各个军种中，例如海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7 具红外热像仪。
与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少，其市场需求量相当巨大。
4.1.2 民用领域
红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与防范和科学研究等民用领域广泛应用，成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。
系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低，这个发展趋势不但促进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途，同时又拉动了这项技术本身所牵引的基础行业的发展。
民用领域的红外热像仪市场极有可能呈现出爆发性增长，未来全球民用潜在需求市场高达上千亿美元。
4.2 红外技术产业的主要领域方向
按产品和技术类别可分为：红外传感器、红外成像器、红外材料、光学元件、制冷器、前放、专用信号读出处理电路、图像处理、系统设计、系统检测、仿真与试验等；
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。
4.2.1 安防领域
随着商业和民用安防监控实际需求的不断增长、部署监控系统性价比的不断提升，以及“国家应急体系” 、“平安建设”、“科技强警”等重大工程项目在全国不断推进，我国视频监控市场将持续升温，并不断创造出更多的市场需求和机会。
北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等国内大型活动的举办和世界社会安全形势的多变，对各种危险性的预防也提出了越来越高的要求，具有全天时准全天候的红外监视显得更加突出。
非制冷红外探测器的出现和市场价格的可接收性，红外报警已从近红外主动照射成像报警、点源红外探测报警快速向红外凝视焦平面成像发展。
红外成像、红外可见光融合的智能视频监控报警系统将获得快速发展，并将广泛运用到海边防、银行、机场、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门，
以及交通、工业、仓储、港口码头、物联网和森林防火等行业市场。
4.2.2 消防领域
我国消防车中配备红外热像仪的还很少，如果每台消防车配备一台红外热像仪，平均每台按10 万元计算（目前售价约为15 万元），全球消防领域的市场需求总量达到200 亿元，我国将达到36 亿元。
电力领域
作为最成熟、最有效的电力在线检测手段，红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性，大大降低了设备的检修时间。
虽然电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业，但仅限于广东、浙江、江苏、山东等沿海经济发达地区，而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20%。
据统计，我国电力行业红外热像仪的总需求量约为2.5 万台，以平均每台售价6 万元（目前售价约为10 万元）计算，市场需求总额约为15 亿元。
4.2.3 企业制程控制领域
目前，我国制造业共有约130 多万家企业，这些制造业如果利用红外热像仪做制程控制，则能大大提高企业的产品品质，如制造业中10%的大型企业配备红
外热像仪，按每家企业配备一台红外热像仪来计算，则市场需求总量将达到13 万台，以每台售价10 万元计算，则市场需求额可达130亿元。
4.2.4 医疗领域
红外技术的医学应用主要包括人体温度检测、疾病临床诊断、疾病治疗与保健三个领域。
红外测温检测在非典、流感期间发挥了重要作用；医用红外热成像技术是对结构成像技术（B超、CT核磁共振）是一个很好的补充，许多以往结构成像技术不能表现或晚于机能表现的异常信息，却能通过红外热成像技术表达。据文献报道，在发现肿瘤方面，它比CT核磁早6?12个月。它又是疼痛及软组织损伤的唯一可查仪器。
目前，医用红外热成像技术正在生物信息、无创检测、亚健康评估、肿瘤预测、中医诊断客观化、人体异常信息的无创监测（包括SARS疫情监测）等重大
前沿领域得到广泛的应用。
各种红外理疗仪已经逐步进入了人们的家庭。
我国医用红外热像仪的研制起步较晚，1991 年才开始研制医用红外，由于技术
和市场的原因，销售量一直较小，目前在使用的医用红外热像仪产品大约有
200 台，北京协和医院、军区总医院、309 医院、304 医院、721 医院、电力
总医院、北京医院等均有此类设备，据报道，目前全国各大医院均已建立了红外医疗中心，80%的中小型医院成立了红外医疗科室，国内医疗界对红外医疗设备
的需求大大增加。
4.2.5 建筑领域
2006年11月1 日，中国工程建设标准化协会批准实施《红外热像法检测建筑外墙饰面层脱粘结缺陷技术规程》，对红外热像仪在建筑行业的应用进行了规范。目前，我国建筑企业约为10万家，如果每家配备1 台红外热像仪，则市场需求总量可达10 万台，以平均每台售价5 万元计算，市场需求额可达50 亿元。
4.2.6 遥感领域
红外遥感仪器获取地物目标的红外波段辐射数据，经过信号或信息处理可以获得地球环境的信息。在地球资源探查、气象预报、防灾减灾、抗灾搜救等方面具有重要的应用价值和广阔的应用空间。有星载、机载、浮空器等众多遥感平台。
4.3 第三部分国内外红外产业的现状与发展趋势
4.3.1 军用领域
红外技术已广泛应用于陆、海、空各军兵种，其中红外成像精确制导是各国红外技术应用的主流方向之一。红外成像制导技术是由美国人从60 年代初开始研创。有资料统计，在过去的20 年里，世界范围内多次的局部战争和有限军事冲突中，被导弹击中的飞机中有90%是被红外制导导弹击落的, 有85%的地面和海上目标是被有红外制导能力的武器系统所击中。
红外制导技术的扩展应用领域相当宽广，大量装备的还有阵地型、机载型、舰载型和星载型制导火控系统和预告警系统。这些地面系统由于基本不受体积、重量、造型和时效性的严格限制，又有人工参与进行维护和参数的现场设置。
在欧、美发达国家，非消耗性红外成像制导（指挥、预警和火控）系统的列装率较高，几乎军用（警用）舰船上、飞机上、战车上和重要的地面阵地都装备
了大量的红外成像设备，并发挥了相当重要的作用。
4.3.2 民用领域
根据美国Maxtech International 发布的红外市场报告，2006 年全球民用红外热像仪的销售额为16.3 亿美元，几年来，全球民用红外热像仪市场需求年均增长率已超过了15%，预计2010 年全球民用红外热像仪市场供给将达到28 亿美元。全球民用红外热像仪市场的供给和需求趋势由于红外技术具有很高的军用和民用价值，近年来国外主要厂家纷纷在核心器件及系统产品的产业化进程中加大投入和研发的力度。
5. 微光技术的简介
微光学技术是90 年代发展起来的光电学科前沿技术, 是光电技术列阵化、微型化、智能化的主要发展方向。微光学技术已经在光通讯、光开关、光扫描、光互连中得到应用。微光学( micro-optiCS )是20世纪90 年代的产物，其中包括微米尺度的光学表面微结构，其在日本称为微小光学。微小光学是广义上的微光学，不是物理意义上的微光学。自从微电子学的微细加工技术发展以来，在光学这个学科上就产生了微光学这个前沿学科分支。因此，微光学是一个知识密集、前沿和技术先进的新的光学学科分支，被
誉为光学新技术，代表着光学领域的科学前沿。
微光学是一门属于多门前沿学科交叉领域的新兴科学，是光学与微电子学和其他科学相互渗透、交叉而形成的前沿学科。光学仪器的微型化及微系统工程的开发迫切要求系统结构及光学元件的微型化，从而推动了微光学的发展，而电子技术又为微光学的发展创造了条件。微光学借助于微电子工业技术的最新研究成果，是国际上最前沿研究方向之一，并具有广泛的应用前途。
6. 微光技术的基本原理
二元光学是80 年代后期形成并迅速发展的一门新兴表面微结构光学。首先由美国MIT 的林肯实验室主任W B Veldkamp 于1987 年提出。二元光学是用大规模集成电路工艺方法来制造的衍射光学。常规衍射光学元件由于衍射效率低
（＜
70 %）,工艺因素不易控制（湿处理,再现等）,成像质量欠佳,因而主要发展
图2 二元光学原理
二元光学的原理如图2所示。首先用要求的波面经计算机设计成三维位相
微结构,这种微结构其光的衍射形式可用多项式来逼近一个任意波面形状 ：
式中 入 ------- 入射光波长；a nm ------------------- 像差优化系数。当多项式取到10阶
以上,就可以决定像差优化系数 a nm ,如果要考虑偏振等特性，必须采用矢量理论 计算①（x , y ） 。目前国内外已有多种光学软件,例如Code V , ZeMax , OSLD
等可以应用。当波面①（x , y ）用2n 来量化,这就是Fresnel 波带板。当量化
用一个模函数:N = 2 m 。式中 m 是二元量化水平，代表二元的掩模数
当m = 1 （相位深度为n ）,即一个量化水平，称衍射光学。这种衍射光学一 般是指厂
1
(■) Fnesnd lens
nn l — |b)DQL ------1 n n -
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元光学
全息光学元件,衍射效率n?40 %。
7. 微光技术的典型应用
微光技术在医学上有重要作用。微光学电子机械系统集微传感器、微执行器、电子电路和微光学元件于一体，同时执行光学、电学和机械功能，是微电子机械系统与集成光学的有机结合，是微电子机械系统在微光学领域的应用，是微电子机械系统大有希望的发展方向。
微光学元件具有体积小、重量轻、设计灵活可实现阵列化和易大批量复制等优点已成功地应用到各个领域中，如SurgiLas 德国全球专利微光学治疗仪就是对微光学的灵活运用，在静脉曲张治疗方面具有划时代的意义，唯一遗憾的是此技术只被少数机构掌握，而SurgiLas 德国全球专利微光学治疗仪也仅仅在少数综合能力强、医务人员技术强硬的医疗机构引进。
8. 微光技术的发展趋势
信息光电子产业已成为经济发展中最引人注目、最有活力的产业之一。研究新型的、具有自主知识产权的信息光学技术，对于发展我国的信息光电子产业具有重要意义。微光学器件及应用是信息光电子产业中一个重要的发展方向。微电子的快速进步，以及飞秒激光的迅速进展，为新的信息光电子技术提供了发展空间，是目前重要的前沿学科方向之一。
信息光电子产业化的发展需要原创性的理论做指导并发展新的技术。微光学技术利用先进的微电子工艺技术，为新型光学元件的发展提供了技术基础。我们课题组最近在光栅自成像的理论、微光学元件、以及在飞秒技术中的应用等方面取得了如下进展：（1）光栅自成像效应中的简单规律。主要是泰伯效应中的对称性、和领域差分规则传播规律。
（2）蚀微光学元件。深刻蚀光学元件的最大优点是衍射效率高，同时使用友好，不怕潮解，易清洗。传统的精密光栅极易受潮损坏，所镀的膜层也容易损坏。深刻蚀光栅最大的难点在加工工艺。我们经过长期的探索，对深刻蚀石英光栅的高密度等离体加工工艺进行了研究，加工出了670 线／毫米，深度达2.5 微米的高密度光栅，在通信波段1550 纳米下的实测效率为89%（理论效率97%）。深刻蚀微光学元件作为高效率的衍射光学元件，具有重要的应用前景，是微光学元件的一个发展方向。
（3）采用达曼光栅的飞秒测量技术。自反射式达曼光栅飞秒测量技术开发以来，我国科学家搭建了相应的实验装置，测量了实验室目前可以得到的飞秒激光器的最短脉冲11飞秒，还测量了77 飞秒的简单脉冲，以及在1000飞秒内的多个脉冲。实验结果的误差很小，证明了反射式达曼光栅测量飞秒技术的可行性。本装置的优点是结构简单，成本低，容易对准，有实用价值。达曼光栅的制造和光刻工艺兼容，可以大规模低成本制造。同时采用闪耀光栅可以进一步提高光的效率。
（4）超分辨技术激光通信、激光加工等许多场合均需要高精度的波面测量，这一直是个难题，特别对于1%波长精度的激光波面，要求光学元件有极高的加工精度，加工难度大，价格高。利用消零点位相板技术对于波面的敏感性，提出了一种新颖的高精度激光波面的判断技术，激光波面的微小变化将导致零级谱点光强度的增加。该技术具有成本低、性能稳定的优点，对于高精度激光波面的测量有重要意义。
（5）纳米光学技术首次采用近场光学扫描技术对高密度光栅的自成像进行研究，发现光栅的缺陷将导致自成像的变形，因此，该技术可以无损地检测高密度光栅的质量。高密度光栅表面形貌的传统测量方法是采用扫描电镜技术，但需要破坏光栅。高密度光栅价格昂贵。我们研究的这种技术对高密度光栅的质量判断是一种有意义的辅助检测技术，利用这种技术，目前已经在高密度光栅的近场偏振效应方面发现了新的光学现象。
以上方向体现了微光学技术的内在进步和发展趋势，微光学在飞秒技术领域的应用有其独特的优越性，纳米光学近场扫描技术会产生许多新的成果。这说明微光学技术是一项有实用价值的技术，其研究具有重要意义。
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。
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
砸Ｉ论义微光和红外幽像假彩色融合‘ｊ处理算往研究 摘要 本文在分析微光图像和红外图像特征的基础上，结合色度学和实时性考虑，探索研究了微光和红外图像假彩色融合与预处理的理论算法。在夜视图像预处理技术方面，主要研究实现了图像配准、非均匀校正、图像增强等算法，并创新性地提出了红外图像基于全局的非均匀校正算法，验证并发展了等差数列直方图均衡图像增强方法。在夜视图像融合技术方面，提出了微光图像和红外图像假彩色融合的改进算法，并探索研究出一系列衍生算法。软件仿真与实际试验表明，其融合效果优于原始的算法。 关键词：预处理，假彩色，融合，非均匀校正，图像增强
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
2011年05月 浅析教育技术和远程教育的关系及发展趋势 文/卢婷 摘 要：教育技术和远程教育是教育信息化的两翼，两者均以技术为手段。远程教育通过运用教育技术手段来提高教育质量和效果；而教育技术又把远程教育作为自己的实践领域，教育技术为远程教育提供教育手段、方法和技术保障；远程教育作为教育技术的一个重要实践领域，教育技术在远程教育中的应用也必将促进教育技术学的理论和技术的发展。两者呈现出双向作用的关系。 关键词：教育技术；远程教育；关系；发展 中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）05-0238-01 引言：教育技术学作为一门年轻的、交叉性学科，在目前的发展阶段，还缺少完整的学科体系、坚实的理论基础和广阔的实践领域。但是，教育技术学在我国经过二十多年的发展，已经有了全新的研究内容和实践领域，如多媒体与网络教育、智能技术和虚拟现实以及远程教育和企业培训等。尤其是远程教育，其作为教育技术的一个实践领域，具有广泛的应用领域和前景。因此，如果广大技术教育研究者们能在这个领域进行积极开拓和探索，必将极大促进教育技术理论和实践的发展。当前，人们对教育技术和远程教育的关系的认识还较为模糊和混乱，本文以教育技术和远程教育的概念分析为切入点，分别对教育技术和远程教育的发展历程、特点、应用领域进行阐述和分析，以期厘清两者间关系及发展趋势。 一、关于教育技术 （一）教育技术的内涵。所谓教育技术，从广义上讲，就是“教育中的技术”，指人类在教育活动中所采取的一切技术手段和方法的总和。它分为有形的技术和无形的技术。西方教育技术学者认为：“教学技术是为了促进学习对有关资源与过程进行设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。”这一定义现在为世界各国所广泛接受。这里的“教学技术”可以等同于我们所说的“教育技术”。教育技术学是研究教育技术的学科，是教育科学中技术学层次的方法论性质的分支学科。 （二）教育技术的发展历程。教育技术起源于20世纪20年代的美国，因此通常把美国教育领域内视觉运动的兴起作为教育技术发展的起点。先后经历了视觉教育、视听教育、视听传播，其中个别化教学方法、学习理论、传播理论和系统方法对教育技术的发展起到了巨大的推动作用。教育技术在上世纪60年代末发展成为一个专门的教育实践领域，到70年代中期，教育技术发展成为一个有特定研究对象、研究方法和理论体系的学科——教育技术学。之后随着以媒体为物化产品的信息通讯技术的迅猛发展，教育技术已经进入了数字化、多媒体化、网络化和智能化阶段。短短几十年时间，教育技术已经从一项实验、一项运动发展到一个领域、一个学科和行业。 二、关于远程教育 （一）远程教育的内涵。目前，爱尔兰学者Keegan对远程教育的定义被广泛接受，他认为远程教育是具有以下特征的教育形态：教师和学生分离；教育组织的影响；应用技术媒体；双向通信机制；可能有面授交流的机会；教育的工业化形态。我国学者丁兴富结合中国的实际给出了远程教育的五项描述性定义：学生和教师在时间和空间上处于分离状态；以现代教育技术为基础的媒体教学占有主导地位；有组织的系统工程；自学为主、助学为辅；在学生和教师之间存在某种形式的双向通信和反馈机制。 （二）远程教育的发展历程。19世纪中叶的英国，一种通过通信的方式来完成部分教学的过程被认为是现代远程教育的发端。1892年美国的大学正式出现“远程教育”这一术语，该年因此成为世界公认的远程教育诞生年。其后又经历了三个阶段：函授教育阶段，以印刷教材为主要学习资源、以邮政传递为主要通信手段，主要代表是独立设置的函授学校和传统大学开展的函授教育、函授教育；多媒体教学阶段，主要代表是各国独立设置的开放大学、广播电视大学及其他独立设置的自治的远程教学大学；电子远程教学阶段，以多媒体技术、网络技术为主要技术手段，以数字化为主要特征，主要代表有传统高校新设立的运用多媒体技术和网络技术作为主要技术手段的远程教育机构、进行电子信息通信技术革新后的已有远程教学院校和虚拟大学等。 三、教育技术和远程教育间关系的发展趋势 一直以来，远程教育被看作是教育技术学的一个实践领域，未来的发展趋势是远程教育将独立成为一门远程教育学，它和教育技术学同属教育学的分支学科。我们认为，无论远程教育是否会从教育技术中分离出去，教育技术和远程教育的关系都应是共融共生，相互促进，共同发展。这是因为： （一）教育技术和远程教育都随着技术的进步，在汲取其他相关学科的营养的基础上发展壮大。 从教育技术和远程教育的发展历程可以看出，教育技术和远程教育在沿着各自路线发展的同时，技术都是二者发展的主要基础和保障。新技术的出现和新媒体的应用，给远程教育和教育技术都带来了新的质的飞跃。过去如此，将来也是如此。教育技术和远程教育都离不开技术，都需要在现代科学技术不断发展进步的基础上，不断把新的技术应用到教育。计算机技术和网络技术的引入，极大地促进了教育技术和远程教育的发展。将来，随着新技术的出现，这些技术应用到教育技术和远程教育中，也必将带动它们的进步甚至飞跃。 （二）教育技术和远程教育共生共融，相互借鉴，相互促进，共同推动教育的信息化和现代化。 教育技术和远程教育都是研究教育的，只是研究的角度和层面不同：远程教育学是把远程教育这一社会历史现象的各个方面作为研究客体，探讨这类新型的教育形态的发生和发展的内在规律及其丰富的表现形式；而教育技术是研究技术在教育中的应用，这里的教育指的是各级各类的教育，既包括传统教育，当然也包括远程教育。另外，教育技术和远程教育都需要把新的技术应用到教育中，以提高教育和教学的效益。这使两者间有着千丝万缕的联系，相互借鉴，相互促进的。在教学实践中，远程教育需要对课程结构和学习支持服务系统这两个功能进行设计、开发和应用，这离不开教育技术中的教学设计的指导与运用；而教育技术中的网络多媒体教学又体现了远程教育思想。远程教育对教育技术的应用，特别是教育技术的思想、理论、方法、模式的运用，是解决目前存在的远程教育质量问题的重要手段和方法。 总之，在推进教育信息化的进程中，教育技术和远程教育有如双翼，只有理清两者相互关系，协调双方共同发展，充分发挥两者各自特点和优势，才能更好地促进教育的信息化和现代化。 作者单位：长江大学文理学院作者简介：卢婷（1988.09.24— ），女，长江大学文理学院，研究方向：教育方向。 参考文献： [1]蒋家付.当代电化教学模式比较研究.电化教育研究.1999第1期. [2]赵建华.多媒体语言实验室及教学应用研究.外语电化教学.1997年第4期. [3]大卫?史密斯著.《全球化与后现代教育学》.北京:教育科学出版社.2003. 科教纵横 238 2011.05
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
第2章教育技术的发展历史 1．什么是从技术的两个发展方向和三个发展阶段来研究教育技术发展历史的概况和特点？ 答：（1）从技术的两个发展方向和三个发展阶段分析，教育技术历史的发展概况是： ①从技术的两个发展方向来把握教育技术的内涵 教育技术是技术的子范畴，从技术角度来看，教育技术应该包括两个方面的内容：物化形态的教育技术与观念形态的教育技术，它们构成了教育技术发展的两个主要方向。实际上，这与教育技术发展史上的“媒体论”和“过程论”的观点相对应，而且涵盖了教育技术发展中出现的两个核心概念，视听媒体和系统方法，它们分别代表了物化形态的教育技术和观念形态的教育技术。这两个并行的发展方向此起彼伏，互相影响，互相促进，融合起来构成了教育技术学。 ②从技术的三个发展阶段来把握教育技术发展概况 在人类文明史上，技术的发展经历了三个大的发展阶段，即以手工技术为基础的技术体系；不论技术发展处于哪个阶段，它都包含物化技术和观念技术两方面内容。由于教育技术的发展起源于技术在教育中的运用，所以可根据技术发展的三个阶段将教育技术的发展也划分为三个阶段：以手工技术为基础的教育技术体系；以机电技术为基础的教育技术体系和以信息技术为基础的教育技术体系，并根据各个阶段的特点分别简称为传统教育技术、视听媒
体教育技术和信息化教育技术。 （2）从技术的两个发展方向和三个发展阶段来看，教育技术发展历史的特点如下： ①以手工技术为基础的教育技术体系经历了漫长的发展历程。这个时期的教育技术主要是指教育者的言语技巧和教学技能以及黑板、粉笔、图片、模型、实物等的运用。 ②视听媒体教育技术是以各种视听教学媒体的使用为标志，初期只重视硬件的使用，后来逐渐重视软件的开发和应用。在视听媒体物化技术飞速发展的同时，观念形态的技术也取得辉煌的成绩，教育技术中的“过程论”的观点逐渐形成。这阶段的教育技术的领域既包括媒体又包括系统方法。 ③信息化教育技术主要是指微电子技术、计算机技术和通讯技术为基础，以信息处理为核心，并更加注重对人的作用。与第二个阶段相比，这个阶段教育技术有以下重要特点：a．信息化教育技术是以计算机为核心的信息技术在教育中的应用为主要标志。 b．教育技术直接用于促进学习，而不仅仅是辅助教学；除了传统的教学设计外，还要考虑基于信息技术和建构主义理论的以学为中心的教学设计。 c．教育技术在企业培训方面有愈来愈强烈地应用需求。 2．美国教育技术的发展对我国教育技术的发展有哪些启示？ 答：美国教育技术产生最早，发展脉络清晰完整，在世界上影响也最大，其他国家均以美国的教育技术理论模式为借鉴。我国教育技术起步比较晚，且源于欧美的视听教育。在发展的过程中需要借鉴其他国家的经验，积极吸取有益的理论成果。 美国教育技术的发展对我国教育技术发展的启示主要体现在以下几个方面：
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
?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
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。
国内外教育技术专家 1、南国农（西北师范大学） 教授，博导，现任教育技术与传播学院、网络学院名誉院长，国家级学术刊物《电化教育研究》杂志主编，中国教育技术协会顾问，西北五省电教协会理事长，甘肃教育学会会长，甘肃省政协常委等职务。 主要研究方向：电化教育、现代教育技术原理 详细资料： 1943年毕业于前国立中山大学教育专业，1947年赴美国哥伦比亚大学教育研究院攻读比较教育与视听教育专业，获硕士学位。1953年任教国立西北师范大学教育系，1978年以来,致力于我国电化教育的理论研究和教学实践。著作甚丰, 主编我国第一本《电化教育学》《电化教育学》和《电化教育研究》杂志，是当代知名的电化教育专家,在全国电化教育界享有崇高威望。科研方向是:电化教育理论，教育传播学和电化教育试验研究等。南先生曾于1992年享受国务院政府特殊津贴，2008年获得甘肃省教学名师奖，2010年获“中国教育技术事业杰出贡献奖”，2010年获“情系陇原、献身教育”特别荣誉奖，2011年获得全国教育科学研究终身成就奖等。 成就： 1978年以来，电化教育重新起步，南先生、萧先生一起从理论和实践上竖起电化教育这面大旗，使电化教育得到了前所未有的大发展。 1978年，将电化教育赋予了教育的身份进入教育学。 1979年——1982年，在西北师范大学举办了电化教育研讨班，被誉为中国电化教育的“黄埔军校”。 1980年，创办《电化教育研究》杂志，该杂志成为电化教育的理论阵地。 1983年，在华南师范大学创办新中国第一个电化教育本科专业。 1984年——1990年，担任全国电化教育课程教材编审组组长，该组现为中国教育技术协会，先后担任该协会的负责人有南国农、顾明远、何克抗、徐福荫。1990年以后，担任中国教育技术协会顾问等职。 代表作品： 《电化教育基础》 《电化教育学》 《教育传播学》 《信息化教育概论》 《中国电化教育（教育技术）史》 2、何克抗（北京师范大学） 教授，博导，现任北京师范大学现代教育技术研究所所长。我国一位教育技术学博士生导师。北京师范大学教育技术学院教授、现代教育技术研究所所长，现为东北师范大学荣誉教授（终身教授）。长期从事教育技术理论与应用研究（特别是基于Internet的网络教育应用研究）。 主要研究方向：计算机应用、中文信息处理、教育技术基本理论、信息化教育、教学系统设计。 详细资料：
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。
教育技术学发展史 一、 教育技术学的定义 虽然从技术的定义出发，人们未必就能正确的推导出教育技术的定义， 但是仍有必要讨 论它的定义。因为教育技术的上位概念的技术， 而不是教育。所以下面有两个关于教育 技术的94定义和05定义。 AECT 在1994年给教育技术下的定义是：“教育技术是关于学习过程和学习资源的设计、 开发、利用、管理和评价的理论和实践。 ”原文是：In structio nal Techn ology is the theory and practice of design 、 development 、 utilization 、 management and evaluation of processes and resources for lear ning. AECT05定义：“教育技术是通过创造、使用和管理适当的技术的过程和资源，以促进 学习和提高绩效的研究和符合伦理道德的实践。 ”原文是：Educatio nal Tech no logy is the study and ethical practice of facilitating learning and improving performanee by creating 、 using 、 and man agi ng appropriate tech no logical processes and resources. 二、 教育技术学的发展历史 剪断脐带，教育技术学的本体（教 育的技术原理）完全显现 （一） 从整体上看 教育技术学的发展历史据有关资料显示， 从整体上来讲可以分为两个方面： 一种是以塞 特勒为主的，他认为在文明之时，教育技术就出现了；另一种是我国国内常见的说法， 即教 育技术开始于美国的视觉教育。 （二） 从国内外来看 1、国外教育技术学发展简史 国外教育技术学的发展大致可以分为三个阶段： 初始阶段（17世纪-19世纪末）一一 直观技术与哲学认识论（感觉论）在理论上直观技术是以哲学认识论（感觉论）为基础的。 马克思在《1844年经济学一一哲学手稿》中说：“人同世界的任何一种属人的关系一一视 研究，关注教育教学系统设 计方法的研究 教学手段 多元化 试图超越媒体，在系统论 教育技术在形成中，媒体技 思想指引下， 关注教学系 术似乎成了教育技术的脐带 教育技术 统各要素的协调 的历史起 点 7 应用引发了对教育媒体的狂热 教育技术在孕育中，尚未形成 新兴媒体技 术的飞速发 学习心理学 的相对成熟 媒体技术在教育实践领域中的
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。
教育技术学专业的现状与发展趋势 马启龙maqilong2004@https://www.doczj.com/doc/e28312000.html, 合作民族师范高等专科学校教育科学技术系甘肃甘南 747000 【摘要】近几年，开设教育技术学专业的院校越来越多，但由于本专业学科背景复杂，使得许多院校确定的培养目标、课程体系之间出现很大差异，作者在对25所具有教育技术学硕士学位授予权的高等学校的教育技术学专业本科所在院系、学位授予、培养目标、课程体系调查的基础上，分析了本专业的发展现状，即：教育技术学专业大多数设置在其他专业院系之下，独立建系的较少；AECT94教育技术定义对我国教育技术学专业培养目标的制订产生了一定程度的影响；我国教育技术学专业毕业生的就业大多仍局限于教育系统内；教育技术学专业课程比例不协调，选修课比例太小，技术类课程比例较大。根据上述现状作者预测了教育技术专业的三个发展趋势，即：专业方向将更加明确；教师教育技术培训和企业教育培训领域将成为教育技术学专业重要的发展方向。 【关键词】教育技术学专业；现状；发展趋势 从我国高等院校开办教育技术学（电化教育）专业的发展历史可以看出，该专业越办越热。1978年，北京师范大学、华南师范大学等高校首先开设了电化教育专业；1983年，教育技术学（电化教育学）专业正式成为一个独立的本科专业；1993年，国务院学位委员会将教育技术学确立为教育学学科下独立的二级学科；截止2002年，我国有100多所高校设置了教育技术学专业，近30所高校的教育技术学专业具有硕士学位授予权；2003年，全国又有30多所院校开办了教育技术学专业。在教育技术学专业的“热”发展之下，对其专业培养目标、学位授予、课程体系等进行“冷”思考，无疑对今后教育技术学专业的快速发展具有非常重要的现实意义。
教育对科学技术发展的影响 摘要：教育对科学技术发展的影响是十分深远的。在科学技术发达的今天，教育一方面为 科学技术的发展培养着大批的后备军，另一方面提高了科学技术群体的素质；同时，教育具有的经济功能、精神文明建设功能、科学功能、培养人才的功能及社会智囊功能，正是科学技术发达的根基所在。 加强综合国力依靠的是科学技术，科学技术的发展取决于掌握科学技术的人才，人才的培养依靠教育，特别是处在主导地位的担负着培养高素质、高水平人才任务的高等教育。 关键字：教育高等学校科学技术发展影响 一、研究的重要意义 当今世界，科学技术的发展对政治、经济、文化乃至人们的日常生活都起着越来越重要的作用，科学技术是第一生产力的观念也日益深入人心。各国都力争保持科学技术上的优先性，以在国际竞争中取得主动，教育尤其是高等教育在科学研究方面的优势也日益得到认可。 科技是第一生产力，对经济的发展和社会其它各方面的进步起推动作用。我国正处于经济社会发展的重要战略机遇期，也是科学技术发展的重要战略机遇期，必须全面实施科教兴国战略和人才强国战略，立足国情，以人为本，深化改革，扩大开放，推动我国科技事业的蓬勃发展，为实现全面建设小康社会目标、构建社会主义和谐社会提供强有力的科技支撑，在这样的背景下对高等教育在科学发展和技术创新中的作用进行深入地、全面地研究，理清教育在科技创新中的作用，既有理论意义，也有现实意义。 二、高等教育为科技发展培养了后备军。 科学技术的发展与社会整体科学能力密切相关。社会整体科学能力包括科学家队伍的总体研究能力、综合性实验技术装备的数量和质量，信息网络系统的效率、科学劳动结构的优化程度以及全民族的科学文化水平等。其中科学家队伍的总体研究能力是最重要的因素，是反应一个国家科学技术水平的重要标志，要发展我国的科学技术水平，就必须培养造就一支优秀的科技队伍。要想在世界科学技术发展中占有一席之地，就必须造就和培养一支年龄和结构、规模庞大的高质量的科学家队伍，就必须以教育为基础，只有通过发展教育才能造就一大批优秀的科技后备力量。 教育在科学技术的发展过程中具有越来越重要的作用。任何科技人才的智力、知识、技能、科学方法以及思想品德都不是天生的，都是通过教育、学习、实践逐步形成的。教育的发展状况，直接关系到科学技术人才后备军的培养，纵观人类发展的历史，凡是教育发达的地区或国家，出现的人才也就多，科学技术也就越发达。 三、高等教育对科学发展的贡献 高校科技工作者有其独特的优势和特点，这些特点为大学发挥推动科技发展作用提供了可能：一是学科综合齐全。大多是高校纹理工农医学科兼而有之，自然科学与社会科学结合，互相交叉渗透，容易产生新的研究方向，孕育新的学科生长点和创新成果。二是学术氛围宽松。高校学术氛围浓厚，文化氛围自由，科研的任务性交较弱，
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：