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基于光谱补偿的LED亮度自动调节系统的研究与设计

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基于光谱补偿的LED亮度自动调节系统的研究与设计

作者：孙凤兴南京理工大学

学位级别：硕士

随着光谱探测技术的飞速发展,针对多光谱侦查机的传统伪装技术已经很难满足在更宽范围内的光谱补偿需求。新概念电子伪装技术的出现和发展为实现上述需求提供了可能性。国外已有国家将此技术应用于军事战争中,而国内尚处于理论研究阶段... 详细信息

随着光谱探测技术的飞速发展,针对多光谱侦查机的传统伪装技术已经很难满足在更宽范围内的光谱补偿需求。新概念电子伪装技术的出现和发展为实现上述需求提供了可能性。国外已有国家将此技术应用于军事战争中,而国内尚处于理论研究阶段。本文设计了一个数字智能化亮度自动调节系统,控制多波段LED进行组合发光,实现对传统伪装基底更宽范围内的光谱补偿。本文首先简要介绍了传统伪装技术和现在的研究热点-新概念电子伪装技术的概念,并对本文设计系统的原理以及可实现性作了相关分析和说明,在此基础之上完成了整个系统的设计方案。其次完成了亮度自动调节系统的电路设计与器件选型。根据客户所提供的上层功能指标,确定了本系统的上层技术指标以及各种电器指标;运用Protel99Se绘图软件设计了整个系统的电路原理图并生成了相应的PCB图;选用市场上现有的硅光电池、滤光片以及光度探头完成了采集部分的设计;完成了发光器件的选型以及相应的发光单元设计;然后对各个单元进行了测试和验证。接着在HEW软件上对内部控制器的程序进行了调试,然后通过仿真器E8A进行仿真烧写,并确定其正确性。同时利用示波器等测试仪器对烧录的程序进行功能的测试。最后,在确定局部功能都是完好的情况下,完成了整个系统的连接。通过仪器分光光度计检测系统的光谱补偿情况,并对系统进行定标工作。最后一步,选择一个合适的环境,通过多光谱侦查相机现场拍摄光谱补偿的实际效果图,并通过自带的软件进行分析,检查伪装效果。

关键词：主动伪装光谱补偿 LED亮度调节

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基于光谱补偿的多波段自适应伪装系统研究

基于光谱补偿的多波段自适应伪装系统研究

作者：张经纬南京理工大学

学位级别：硕士

在军事领域中,伪装技术一直都是重点的研究对象。将自身目标与环境融为一体,无论在攻防两端都有着重大的意义。随着目标探测技术的不断发展,探测和伪装这对矛与盾的较量愈发激烈。现代战争对伪装技术的需求日益增高,伪装系统除了需要应... 详细信息

在军事领域中,伪装技术一直都是重点的研究对象。将自身目标与环境融为一体,无论在攻防两端都有着重大的意义。随着目标探测技术的不断发展,探测和伪装这对矛与盾的较量愈发激烈。现代战争对伪装技术的需求日益增高,伪装系统除了需要应对可见光、红外、雷达卫星探测器等新型的探测设备外,还需要在复杂多变的自然环境中具备适应环境的能力。由于传统的伪装涂料和伪装网难应对各式各样的探测设备,同时也不具备适应各种复杂多变自然环境的能力,所以本文提出了一种针对远距离多波段卫星探测的新型自适应伪装技术,并构建了一套可以应对可见光、红外、雷达卫星探测,具备环境自适应能力的多功能伪装系统。首先,对多波段自适应伪装系统进行了整体方案设计与硬件搭建,讲解了伪装系统的设计理念和设计思路以及系统的主要组成部分。整体系统主要由实时环境信息采集系统、硬件控制与供电电路、环境光谱补偿光源、伪装基底结构组成。其中通过对伪装基底结构的设计使系统在整体结构上具备应对红外和雷达探测的伪装性能。其次,开展了环境光谱补偿光源设计原理研究。以光谱补偿理论为研究基础,介绍了光谱补偿原理,采集了大量的自然环境亮度和光谱信息,确定了光谱补偿光源设计的亮度指标和光谱指标,并为后期的光谱识别提供数据支撑。随后进行了光谱补偿光源设计,采用LED作为发光光源,采集LED光谱信息并进行数据处理,构建了单色LED光谱曲线库,对库中的LED光谱采用非线性最小二乘法完成对环境光光谱拟合,从理论上实现LED拟合光与环境光同色同谱,并按照这一理论设计出了环境光谱补偿光源,为伪装系统提供应对可见光探测的伪装性能。然后,开展了环境自适应技术研究。主要通过对环境光谱信息的识别来使系统具备环境自适应能力。主要研究了两种光谱识别的方式,一种是采用基于循环神经网络的LSTM网络对光谱数据的一维序列信息进行特征提取,完成对光谱数据的识别与分类;另一种是采用基于卷积神经网络的Alex Net网络对光谱的二维图谱进行特征提取,完成对光谱的识别与分类。然后分别对两种网络模型进行搭建,又通过光谱识别分类实验完成对两种识别方式的分析与评价。最后,对多波段自适应伪装系统进行伪装性能测试,测试了其在可见光探测器和雷达探测器下的伪装性能,对系统的伪装性能进行总体评价。

关键词：光谱补偿多波段自适应伪装深度学习光谱识别

基于视觉与非视觉效应的LED温度光谱补偿研究

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基于视觉与非视觉效应的LED温度光谱补偿研究

作者：周湘艳华南理工大学

学位级别：硕士

随着非视觉光生物效应研究的不断深入,人们认识到光通过人眼非视觉通道参与调节人体体征、激素分泌和昼夜节律等人体生理功能,对身心健康和工作效率产生影响,因此照明工程须更专注于光源对人体的综合影响,设计出更加智能健康的个性化照... 详细信息

随着非视觉光生物效应研究的不断深入,人们认识到光通过人眼非视觉通道参与调节人体体征、激素分泌和昼夜节律等人体生理功能,对身心健康和工作效率产生影响,因此照明工程须更专注于光源对人体的综合影响,设计出更加智能健康的个性化照明系统。LED(Light Emitting Diode)作为新一代绿色光源,广泛应用于各个领域,而温度是影响光源质量的重要因素,自身发热和外界极端环境使LED工作温度发生变化,引起光源参数偏移,影响光源稳定性及光源性能,同时改变光源视觉与非视觉效应。减弱甚至消除温度对于LED光源光谱及光源参数的影响是健康照明系统稳定性及可控性研究的重要内容。本文针对LED温度光谱模型及光源参数的补偿展开以下研究。本文的研究内容分为两个部分,第一部分首先通过三种光谱模型拟合单通道光源光谱,随后搭建实验测试平台和光源驱动系统,开展实验确定单通道LED光源的光谱参数与热沉温度的关系,基于光谱线性叠加原理建立多LED混光光源的温度光谱模型;此外,本文对RGBY四色LED混光光源(采用D50光源和D65光源)进行温度实验,实验结果表明不同热沉温度下温度光谱模型中光源光谱与实测光谱基本一致,两者光源参数最大相对误差不超过6.15%,验证了该模型的可靠性。第二部分针对温度引起的光源参数(照度、相关色温、生理节律因子)变化问题,基于前部分提出的温度光谱模型采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)实时确定脉宽调制控制系统中各通道的补偿权重,根据热沉温度对权重的反馈实现光源参数补偿。同时,对D50光源和D65光源进行温度补偿实验,结果发现120℃下的D50光源/D65光源照度绝对差值比由25.4%/24.4%补偿至2.7%/2.6%,相关色温绝对差值比由23.5%/22.6%补偿至5.4%/5.4%,生理节律因子绝对差值比由14.9%/8.3%补偿至10.3%/6.7%,数据表明基于温度光谱模型和DE算法进行光谱补偿是有效且可行的。

关键词：温度光谱模型视觉与非视觉效应多LED混光光谱补偿差分进化算法

高功率超短脉冲激光系统中光谱增益窄化补偿的调制函数

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强激光与粒子束 2005年第6期17卷 856-860页

作者：刘兰琴彭翰生魏晓峰曾小明彭志涛黄小军王晓东周凯南王逍朱启华楚晓亮郭仪中国工程物理研究院激光聚变研究中心

设计了一种与高功率超短脉冲激光放大过程中获得的总增益、增益介质的带宽、激光带宽、脉冲中心波长等参数相关的调制函数,对激光放大过程中的光谱增益窄化进行补偿。此调制函数的优越性在于,对不同性能的激光系统,无需改变调制函数的... 详细信息

设计了一种与高功率超短脉冲激光放大过程中获得的总增益、增益介质的带宽、激光带宽、脉冲中心波长等参数相关的调制函数,对激光放大过程中的光谱增益窄化进行补偿。此调制函数的优越性在于,对不同性能的激光系统,无需改变调制函数的形式就能适用。通过数值模拟的方法,讨论了在不同增益介质带宽、激光带宽、脉冲中心波长下的补偿效果。此调制函数在高功率超短脉冲激光系统中有良好的应用前景。

关键词：超短脉冲增益窄化调制函数光谱补偿

用于补偿增益窄化效应的Rugate滤波器设计

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物理学报 2009年第6期58卷 3977-3982页

作者：赵磊隋展朱启华张颖左言磊中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部绵阳621900

采用Rugate膜系理论,分别根据钛宝石和钕玻璃介质增益窄化的特点,合理选择补偿增益窄化的调制函数,优化设计出了分别用于补偿钛宝石系统和钕玻璃系统增益窄化效应的Rugate滤波器.由普通均匀多层膜的特征矩阵方法近似分析了设计出的Rugat... 详细信息

采用Rugate膜系理论,分别根据钛宝石和钕玻璃介质增益窄化的特点,合理选择补偿增益窄化的调制函数,优化设计出了分别用于补偿钛宝石系统和钕玻璃系统增益窄化效应的Rugate滤波器.由普通均匀多层膜的特征矩阵方法近似分析了设计出的Rugate滤波器的光谱响应,数值模拟了Rugate滤波器的光谱补偿效果.结果显示,能比较好的符合光谱补偿的要求,可以用作补偿增益窄化效应的光谱调制滤波器.

关键词：超短脉冲增益窄化光谱补偿 Rugate滤波器

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FY-2静止卫星红外通道的高光谱交叉定标

遥感学报 2012年第5期16卷 939-952页

作者：徐娜胡秀清陈林闵敏国家卫星气象中心中国遥感卫星辐射测量与定标重点开放实验室北京100081

介绍利用高光谱探测器IASI和AIRS对FY-2静止气象卫星VISSR红外通道进行绝对交叉定标的方法,并且基于FY-2E业务运行以来的历史数据对该方案进行可靠性检验和误差分析。结果表明,基于两个独立仪器得到的高光谱定标结果间具有很好的一致性... 详细信息

介绍利用高光谱探测器IASI和AIRS对FY-2静止气象卫星VISSR红外通道进行绝对交叉定标的方法,并且基于FY-2E业务运行以来的历史数据对该方案进行可靠性检验和误差分析。结果表明,基于两个独立仪器得到的高光谱定标结果间具有很好的一致性;高光谱定标的亮温偏差基本上呈正态随机分布没有明显的系统偏差,平均亮温偏差小于0.07K,标准差约1.4K,其中亮温大于290K时,平均偏差小于0.2K,亮温大于220K时,平均偏差小于1K,低温端平均偏差约为3K;本文方法与目前FY-2EL1文件中提供的定标结果相比有明显改善,精度平均提高大于1K,低温端2—3K。长时间统计分析结果证明文中采用高光谱交叉定标方案稳定可靠,精度能够满足定量应用需求。

关键词：静止气象卫星高光谱传感器交叉定标红外通道光谱补偿

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多功能自适应伪装装置的研究与设计

多功能自适应伪装装置的研究与设计

作者：费强南京理工大学

学位级别：硕士

多功能自适应伪装装置主要体现了伪装的多功能性和自适应特性。通过运用多种技术实现自适应伪装,使伪装目标能根据环境的变化作出相对应的调节,从而使自身的光电特性与环境相匹配,实现隐藏的目的。随着侦察技术的不断发展,多功能自适应... 详细信息

多功能自适应伪装装置主要体现了伪装的多功能性和自适应特性。通过运用多种技术实现自适应伪装,使伪装目标能根据环境的变化作出相对应的调节,从而使自身的光电特性与环境相匹配,实现隐藏的目的。随着侦察技术的不断发展,多功能自适应伪装已成为伪装的发展趋势。本文结合相关工程背景,对多功能自适应伪装装置进行了研究,该伪装装置主要采用了三种伪装技术,基于视觉原理的数码迷彩技术,基于近红外光谱的亮度补偿技术以及基于温度的红外补偿技术。首先,论文对多功能自适应伪装装置所采用的相关技术进行介绍,包括数码迷彩技术,光谱补偿技术,以及温度补偿技术。其次,论文介绍了装置的总体设计方案以及设计要求,对装置的主要功能模块的设计方法以及具体实现进行了论述。最后,论文介绍了装置的实验和分析,包括装置在设计过程相关器件选型的分析,以及装置各模块的功能测试验证和试验结果分析。从试验结果验证了装置设计方法的可行性。该多功能自适应伪装装置具有一定的应用价值。

关键词：自适应伪装数码迷彩光谱补偿温度补偿

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基于卷积神经网络的遥感图像全色锐化方法

基于卷积神经网络的遥感图像全色锐化方法

作者：杜加浩重庆邮电大学

学位级别：硕士

遥感已成为如今人类获取地面信息的重要方式之一,高分辨率的多光谱遥感图像在军事侦察、地貌勘测等众多领域都得到了广泛的应用。但是由于硬件和其他因素的限制,单一传感器获取的遥感图像无法兼具高质量的空间信息和光谱信息,因此将遥... 详细信息

遥感已成为如今人类获取地面信息的重要方式之一,高分辨率的多光谱遥感图像在军事侦察、地貌勘测等众多领域都得到了广泛的应用。但是由于硬件和其他因素的限制,单一传感器获取的遥感图像无法兼具高质量的空间信息和光谱信息,因此将遥感卫星捕获的多光谱图像与全色图像融合从而得到高分辨率的多光谱遥感图像已成为遥感应用中的一个关键性问题。近年来卷积神经网络因其卓越的图像处理效果在图像识别、图像融合以及超分辨率重建等计算机视觉领域研究中得到广泛关注。本文主要研究利用卷积神经网络将多光谱图像和全色图像融合(全色锐化),得到兼具高质量空间信息与光谱信息的融合图像。本文的主要研究内容如下:1.提出一种多流融合与光谱补偿的生成对抗网络全色锐化方法。将基于变分框架与基于深度学习的全色锐化方法结合,综合两者的优势。基于变分框架的全色锐化方法能够很好权衡空间信息保真与光谱信息保真,但存在时间复杂度高、求解困难等难题。基于深度学习的全色锐化方法能够有效的拟合全色图像和多光谱图像到融合图像的非线性映射函数,得到融合结果。该方法将变分模型与条件生成对抗网络结合,参考变分模型能量函数,设计了带有光谱约束和空间结构约束的生成器损失函数。同时,根据多源图像本身特征差异设计了多流融合卷积神经网络架构的生成器网络,并设计光谱补偿结构以补充光谱信息,构建引入空间结构信息的判别器网络,通过生成器与判别器对抗优化图像生成质量,获得融合图像。通过实验证明该方法生成的融合图像优于大多对照的方法。2.提出一种多流融合和多尺度学习的卷积神经网络全色锐化方法。相比于大多数基于深度学习的方法普遍忽略多光谱图像上采样过程重要性,直接在上采样后的多光谱图像上进行光谱信息提取,本方法通过构建频谱特征提取子网直接在原始多光谱图像提取光谱特征,减少了上采样过程带来的噪声影响。同时,考虑现有基于深度学习方法未充分利用网络不同层次的特征信息,该方法构建由多个骨干网络组成的金字塔模块,对在不同的空间感受野下提取的特征进行融合,多尺度学习图像信息。最后,构建空间光谱预测子网融合金字塔模块输出的高级特征和网络前端的低级特征得到融合结果。通过实验证明,该方法生成的融合图像在主观目视检验与客观指标评价上相较于大多对照方法都更优秀。

关键词：遥感图像全色锐化卷积神经网络多流融合光谱补偿多尺度学习