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主动式红外成像监控系统的研究与设计

作　者: 祝鑫
导　师: 郑德忠
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 主动式红外系统红外灯 CCD 视网膜皮层理论运动目标检测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

现代红外技术发展应用中,红外监控系统得到了广泛的应用。主动式红外监控由于具有直观、可分辨性好、便于计算机处理和可远程控制等优点,在科学研究、公安刑侦、安全防护等领域的应用越来越广泛。本文针对监控系统中存在的器件选择的合理性、图像的可视性以及系统报警的智能化等问题设计了一套可靠性高、成像效果好、可实现图像自动报警的主动式红外成像监控系统。本文首先对主动式红外成像技术的原理进行了研究,在其基础上确定了本文的工作方向。随后构建了符合红外图像摄取具体要求的主动式红外图像采集系统,该部分由红外探照灯、低照度CCD摄像机、视频采集卡和计算机构成,主要介绍了各器件的工作原理和选型的注意事项,同时根据理论计算和参数分析,完成了系统的硬件设计与选取。在对红外图像信号进行处理时,首先对红外图像处理的基本理论与常用算法进行了研究与分析,然后引入了视网膜皮层(Retinex)理论。应用基于Retinex理论的图像增强的算法对红外图像存在的问题进行改进,提高了图像的对比度,改善了图像的视觉效果。深入研究了基于视频图像的运动目标检测算法,采用了被动红外探测技术与运动目标检测算法相结合的方法来实现系统的自动报警。在介绍时间差分算法基本原理的基础上,提出了一个改进的时间差分算法,并给出了实验结果。该结果表明,论文提出的算法可靠性高,系统能进行准确的报警。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 红外成像系统概述  10-15
    1.2.1 红外成像系统的发展历史  10-12
    1.2.2 国内外发展现状  12-15
  1.3 主动红外成像系统的基本原理  15-17
  1.4 系统的总体设计方案  17-18
  1.5 课题研究的主要内容  18-19
第2章红外图像采集系统的构建  19-41
  2.1 红外图像的采集方式  19-21
  2.2 光源发射部分  21-26
    2.2.1 红外光源的选取  21-22
    2.2.2 红外LED 的工作原理  22-24
    2.2.3 选择红外灯的技术要求  24-25
    2.2.4 红外灯参数的确定  25-26
  2.3 光源接收部分  26-35
    2.3.1 CCD 的工作原理  26-28
    2.3.2 CCD 的主要参数  28-31
    2.3.3 物镜的光学特性  31-34
    2.3.4 CCD 摄像机和镜头的选定  34-35
  2.4 图像的采集与压缩  35-40
    2.4.1 视频图像的采集  35-37
    2.4.2 图像的压缩  37-40
  2.5 本章小结  40-41
第3章红外图像的增强  41-61
  3.1 红外图像增强的基本原理  41-44
  3.2 红外图像增强的常用方法  44-48
    3.2.1 直接灰度变换  44-46
    3.2.2 直方图均衡化  46-47
    3.2.3 其他常用算法  47-48
  3.3 基于 Retinex 算法的红外图像增强  48-57
    3.3.1 视网膜皮层(Retinex)理论  48-50
    3.3.2 图像亮度分量的最优估计  50-53
    3.3.3 图像的动态范围压缩  53-55
    3.3.4 Retinex 算法的具体实现  55-57
  3.4 实验结果分析  57-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章图像报警的实现  61-75
  4.1 红外探测器  61-62
  4.2 基于视频的运动检测算法  62-65
  4.3 时间差分法及其改进方法  65-73
    4.3.1 时间差分法的基本原理  65-66
    4.3.2 改进的时间差分法  66-71
    4.3.3 实验结果及分析  71-73
  4.4 系统报警的实现  73-74
  4.5 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-83
致谢  83-84
作者简介  84

主动式红外成像监控系统的研究与设计

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