多孔径视场部分重叠的仿生热成像理论与方法

Infrared thermal imaging is the key technology developed all over the world. Multi-aperture thermal imaging is a rapidly developing new imaging mode, expected to solve or alleviate many problems of traditional single aperture thermal imaging. The project proposes a theory and method of 4-aperture bionic thermal imaging with partially overlapped field of view (FOV). It can not only realize large-field imaging through the splicing of sub-aperture FOV, but also achieve a visual mode similar to that of the human eye as "edge field of view for searching and center field of view for resolution", and similar to that of the insects compound eyes as the near-field target space positioning and rapid detection capabilities under the generally thermal imaging system platform based on the overlapped FOV. Multiple biomimetic smart features such as multi-aperture thermal polarization imaging and the multi-aperture dual band thermal imaging can be realized, which can improve the ability of target detection and recognition in complex conditions. It is a new compact multi-aperture bionic compound eye thermal imaging mode. The project focus on the multi-aperture thermal imaging mode and basic theory, various mode of image processing methods, development of experimental system to verify the corresponding processing algorithms and their application prospects. The innovative research results are expected to obtain, which provide a technical way for the development of compact multi-aperture thermal imaging theory and technology.

红外热成像是当前国内外重点发展的关键技术，多孔径热成像技术是当前迅速发展的新型成像模式，可望解决或减缓传统单孔径热成像的诸多问题。项目提出一种4孔径视场部分重叠的仿生热成像理论和方法思想，不仅可通过子孔径视场的拼接实现大视场成像，而且基于重叠视场可望在基本相同的热成像系统平台下，获得类似人眼“边缘视场搜索，中心视场分辨”的视觉模式、类似昆虫复眼的近场目标空间定位及快速检测能力，实现多孔径热偏振成像和多孔径双波段热成像等多种具有仿生智能的特性，提高复杂背景条件下的目标探测和识别能力，是一种新型的紧凑型多孔径仿生复眼热成像模式。项目主要研究多孔径热成像模式和基础理论，研究各种模式的图像处理方法，研制实验系统验证相应的处理算法及其应用前景，可望取得创新性研究成果，为紧凑型多孔径热成像理论和技术发展提供技术途径。

热成像技术是当前国内外重点发展的关键技术，在军事和民用领域具有广泛且重要的应用。传统基于IRFPA的热成像系统在作用距离与成像视场之间存在矛盾，且只能获取二维强度图像，多孔径成像技术是当前迅速发展的新型成像模式。本项目提出一种多孔径视场部分重叠的仿生热成像模式，可构成类似人眼中心高分辨成像+周边大视场搜索的立体视觉模式。项目主要开展了多孔径视场部分重叠的热(偏振)成像理论和分布模式、光轴发散的4孔径仿生热成像的大视场拼接方法、基于视场部分重叠的4孔径仿生热成像的智能处理方法、基于视场部分重叠的4孔径仿生热偏振成像方法等的研究和4孔径视场部分重叠仿生热(偏振)成像实验系统设计，取得的主要研究成果包括：提出了4种新型四或五孔径仿生热成像模式，研制了三种仿生成像原理样机，并以此研究了基于多孔径视场部分重叠的大视场搜索+中心高分辨成像理论，双波段/偏振仿生复眼成像理论，多孔径大视场拼接、基于自适应时空阈值神经网络的多孔径图像非均匀性校正、基于分布式多孔径的图像超分辨率重构、多波段图像融合及温度图像重构、空间目标快速检测与定位、双波段变焦融合图像的微失配调整、基于无监督优化的仿生偏振复眼检偏角自标定等智能处理方法，在国内外学术刊物上发表高水平学术论文8篇，其中SCI收录2篇，EI收录7篇，另外完成或在投SCI学术论文4篇；在国内学术会议发表高水平学术论文2篇；申请国家发明专利5项(其中3项已授权)。培养相关的博士生5人和硕士生8名(其中毕业硕士生5名，多名硕/博士生近年即将毕业)。多孔径视场部分重叠的仿生热成像模式具有独特的成像特性，项目的研究成果适合在红外成像导引头、新型弹载反拦截导弹探测、目标搜索与跟踪等领域应用，并已以总装航天联合基金、总装兵器联合基金以及其它横向科研项目形式开展了相应的应用拓展研究，取得积极的研究进展。