微光像传感器技术的最新进展

在回顾微光像传感器的发展历程、现状和跟踪最近10年的发展轨迹的基础上,提出了确定新一代微光像传感器的原则和发展方向。并重点介绍了微光像传感器的最新进展。包括带前置增强级的CCD/CMOS,如增强CCD/CMOS、电子轰击CCD/COMS,固体微光CCD/CMOS、CCD和CMOS混合微光像传感器、电子倍增CCD,铟镓砷短波红外微光像传感器。     

微光夜视技术发展动态评述

微光夜视技术是现代化武器夜视装备的支撑技术之一,掌握先进的微光夜视技术对于掌控以夜间战争为特点的现代化战争局势至关重要。近年来,美国等发达国家不断地发展更为先进的微光技术和装备,并取得了重要进展。介绍了微光夜视器件及系统的发展现状和最新技术进展,分析了几项新技术产品的技术特点和应用方向,表明了微光器件向性能提高及光谱响应范围扩展技术方向、微光系统向信息融合及多功能集成技术方向发展的趋势。     

基于EMCCD和CMOS的天基微光成像

电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)利用电荷雪崩机制可以实现低于1e-的读出噪声,适用于微光成像。随着背照式CMOS成像探测器技术的发展,具有高量子效率和低于1.5e-读出噪声的CMOS成像探测器已中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功。针对天基微光成像的需求,分别构建了基于EMCCD CCD201的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机,并建立了系统的噪声模型。对基于EMCCD的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机的微光探测性能和工作机理进行了对比分析。分析结果表明:当采用凝视成像模式,积分时间为2 s,相机入瞳辐亮度为10-9 Wcm-2sr-1m-1时,基于EMCCD的天基微光相机在焦面温度为20℃的条件下的信噪比为23.78,相同条件下基于CMOS的天基微光相机的信噪比为27.42。当采用制冷系统将焦面温度降低至-20℃时,基于EMCCD的天基微光相机的信噪比提高到27.533,而基于CMOS的天基微光相机的信噪比提高到27.79。     

外场微光像增强器成像效果对比评测方法与系统

以像增强器为核心成像器件的微光夜视技术一直是国内外重点发展的关键技术,广泛应用于军用夜视领域。直接对比分析不同型号像增强器输出图像特性的评测方法是评价像增强器成像性能最为直观的重要维度,但由于像增强器为直视型成像器件,带来野外实验光路搭建、多路视频同步录制、不同外型尺寸像增强器适配性等多方面的挑战。因此,本文研究了外场微光像增强器成像效果对比评测方法,研制了包含双像增强器成像光路、低照度CMOS成像光路与激光测距机的光轴平行对比评测系统,可实现同时观察和多路像相机的成像数字视频的采集;系统可便捷地适配安装多种不同外型尺寸、不同供电方式的典型像增强器,同时包含激光测距功能,可测量观察目标的距离;在上位机软件中集成多个无参考图像质量评价指标,可通过数字图像处理技术辅助观察者判断不同型号像增强器成像效果的优劣。实际外场测试实验表明测评系统方便可行,能够反映不同成像光路的成像效果,可反馈指导像增强器生产制造工艺的进一步优化,促进微光夜视技术的发展。     

微光摄像器件的发展趋势

主要概述微光摄像技术、真空微光摄像器件、像增强CCD(ICCD)、电子轰击CCD(EBCCD)及微光摄像器件的发展现状。     

关于CCD的噪声测量

一、前言电荷耦合器件(简称CCD)是七十年代发展起来的新型固体器件,它代表了成象器件的发展方向,也可应用于微光成象。考虑到微光固体成象技术的发展,我们在现有条件下对我国研制的三相单行256位SCCLID(表面电荷耦合线阵成象器件)做了一些工作,现将初步结果介绍如下。二、原理CCD的主要噪声有输入噪声、转移噪声、暗电流噪声和输出噪声。通常CCD的各种噪声都以浮置扩散极输出电荷包电子数涨落量方均根值表示(以下设衬底为p型)。     

线阵电荷耦合摄象器件

线阵电荷耦合摄象器件是一维固体摄象器件。用户可根据自己的需要,选用本系列产品中,不同分辨单元数的GZ型线阵CCD。本系列产品在军事和民用领域都有广泛的用途。在遥感技术和微光夜视技术方面,作为图象传感器,线阵CCD已获得广泛的应用。另外,线阵CCD也适用于低速扫描电视传真、     

微光摄像器件的发展趋势

主要概述微光摄像技术、真空微光摄像器件、像增强CCD(ICCD)、电子轰击CCD(EBCCD)以及微光摄像器件的发展趋势。     

适用于昼夜视觉的微光CIS

CMOS图像传感器(CIS)相比于CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本(SWa P-C)的优势,CIS技术的最新进步,特别在低读出噪声和高灵敏度的突破,使其不仅达到了相当于CCD图像传感器的图像性能,同时也将其微光使用限定推进到了微光条件,介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光CIS组件,具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力,可作为一种在微光成像性能和SWa P-C优选的可见光近红外(VIS-NIR)昼夜成像器件。     

低照度CMOS图像传感器技术

与其他固体微光器件相比,低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势,是固体微光器件发展的重要方向。但目前低照度CMOS图像传感器的微光性能还不能满足夜视应用要求。本文介绍了低照度CMOS图像传感器及提高其灵敏度的几种技术途径,采用低照度技术后CMOS图像传感器性能已接近实用要求。随着CMOS工艺技术的不断发展及低照度CMOS图像传感器研究的不断深入,在不远的将来,低照度CMOS图像传感器将成为固体微光器件的重要一员。     

微光图像与激光助视图像的对比度调制融合

图像融合可以对同一景物不同频谱或其他不同物理效应产生的图像进行处理，改善图像质量。把微光图像作为重要的夜视图像具有对比度小、视觉效果模糊的特点。在双谱图像触合理论的基础上，针对光阴极的光谱响应曲线特点，运用瞬态激光助视的方法，获得了景物在近红外波段的图像。因为近红外激光助视图像与微光图像响应的光谱波段不同，所以两类图像有各自的信息特征。将两种图像用基于小波变换的对比度调制的算法进行触合处理，得到了效果较好的融合图像。该技术对提高投光电视系统的视距与目标识别能力具有重要意义。     

微光图像随机瞬态激光增强技术研究

以改善微光电视图像质量和增加夜视系统所获取的战场信息量为目标,提出了微光图像随机瞬态增强技术。并设计了伪随机瞬态激光发射及近红外激光 视图像同步捕促控制电路。该技术能在现有条件下显著提高被动微成像系统输出图像对比度,提高了微光夜视 效视距。     

伪随机瞬态激光助视图像与常态微光图像融合技术研究

给出了拉普拉斯金字塔算法及微光双谱图像空间域融合的准则,并用金字塔技术对随机瞬态激光助视图像与常态微光图像进行了融合处理,改善了微光夜视图像质量,增强了夜视系统所获取的战场信息量.并用假彩色增强方法得到了可视性较好的彩色图像     

微光图像的计算机模拟

利用计算机模拟生成微光图像的技术已用于夜视光电系统的性能测试、目标识别等方面，具有重要的事军价值。讨论了夜视系统通过低层大气时的光学成像问题，及成像器件对图像产生的影响。建立了大气和微光CCD作用效果模型，模拟生成了逼真的微光图像。     

多传感器目标识别的图像数据融合技术研究

军事和空间技术的要求促进了微光技术的发展。微光图像实时处理技术是夜技术今后发展的重要方向，本文针对微光图像与脉冲激光测距仪的数据信息实时融合与显示的方法及其实现进行了研究。给出了系统框图及工作原理，为实现探测识别、跟踪的实时性、智能化和微型化，从而为研制新一代战术侦察与火控系统提供了具体有效的技术基础。     

微光图像和紫外图像分析与融合方法研究

在分析了微光图像和紫外图像的特征以及双通道彩色夜视系统信息量的基础上，提出了微光图像和紫外图像双通道彩色夜视理论。在设计并试验了灰度调制法、谱域融合法、特有成分融合法的基础上，提出了微光图像和紫外图像假彩色融合的改进算法以及新算法，包括微光图像和紫外图像分段灰度调制法、图像差别提取法、基于物体对夜天光反射特性的成分分离法，以及体现图像传感器光谱响应和视觉自然感受的色空间映射法，取得了较好的效果。     

微光图像特征分析及图像融合技术研究

从微光图像的成像过程、灰度分布和像素空间与时间相关性等几个方面对微光图像特征作较系统的分析,用信息容量这一示性参数来表征高相关图像灰度层次的丰富程度,这与视觉效果达到了很好的一致,通过分析这些特性,对微光多光谱图像融合技术研究具有重要的指导意义。     

非制冷热成像在夜视技术中的作用和地位

微光和热成像技术是夜视技术的两大组成部分,非制冷热成像技术是红外成像技术的最新成就之一。文中比较了这两种技术的特点,讨论了非制冷热成像技术的优点、发展趋势及其在夜视技术中的作用和地位。     

半导体激光器主动红外夜视监控系统设计

激光主动夜视成像是主动成像,它是将激光技术、成像传感器技术、微弱目标的成像处理技术结合在一起而发展起来的新技术.以近红外半导体激光作为照明光源,对低照度情况下远距离目标进行探测成像.详细阐述了激光主动夜视监控的原理、主动夜视监控系统的组成,并对比分析监控不同目标的实验结果.     

基于微光与红外的夜视技术

以像增强器为主线概述微光成像技术,以红外探测器为主线概述红外热成像技术,分别介绍各自的发展历程、技术特点和发展趋势,并对这二种夜视技术进行了比较,最后介绍微光图像和红外图像的融合技术.