用于红外凝视成像系统的光学微扫描器

空间分辨力不足限制了凝视型红外焦平面探测器的发展,微扫描技术可以在不降低探测器热灵敏度的前提下提高成像系统的空间分辨力,同时可以扩大成像系统的视场。为此设计了一种基于新型压电驱动器的光学微扫描器。介绍了新型压电驱动器和扫描器的工作原理,测试了扫描器的频响特性。采用软件补偿和串联硬件陷波器相结合的开环控制方法,补偿压电陶瓷迟滞效应和抑制机械谐振,加控制器后的100Hz三角波扫描非线性度从6%减小到了1%,提高了扫描线性度,实现了高频三角波扫描。     

旋转式红外微扫描器研制

针对红外成像系统因衍射光斑大导致图像分辨率低、焦平面探测器填充因子小导致图像传函值小等两大主要缺陷,提出了通过微扫描成像技术提高图像分辨率和传函值的技术方案.简要介绍了微扫描成像的工作原理,重点论述了旋转式红外微扫描器设计方法,并推导了有关设计公式.在微扫描器及其成像演示装置研制基础上,开展了微扫描成像实验,成功得到分...     

红外凝视成像系统中的光学微扫描技术

简要介绍了国内外微扫描技术研究情况,讨论了用于凝视焦平面探测器的微扫描技术原理和分类,按伺服电机驱动和压电陶瓷驱动两种形式,分析了微扫描技术的原理、结构和信号读出方式,最后总结了微扫描技术的优点.     

一维扫描型热成像系统扫描器的结构设计

扫描器是红外成像系统中非常复杂的一个重要组成部分,简要介绍了一种一维扫描器及扫描摆镜的设计过程,实验证明该设计可靠.同时展望了更有助于提高成像系统的分辨率新兴技术一微扫描.     

三维CAD在光机扫描器设计中的应用

介绍了红外光机扫描器的基本原理和概念,以及扫描器设计中的光路追迹问题.利用三维CAD软件对一种斜面转鼓扫描器的设计方案进行了三维建模和运动模拟,得出了该系统的扫描路径图形,同时对扫描过程中的通光口径进行了直观的分析,展现了三维CAD软件在扫描器光学设计中的新应用.     

红外凝视系统中的微扫描技术

简要介绍了微扫描的原理.用计算机进行仿真分析,比较了采用微扫描方法合成的图像和单幀抽样图像的差异,并给出了填充因子不同时的抽样图像和微扫描重建图像.由于微扫描利用了同一景象的序列图像之间不同却相互补充的信息,可以更好地重建原始图像.     

光学微扫描器技术及其实现方式

微扫描成像技术是一种用于提高成像系统分辨力的新技术,它利用多幅相互之间具有亚像元位移的序列低分辨力图像来重建高分辨力图像.微扫描器是微扫描成像系统中最重要的组成部分.文章简要地阐述了成像系统由于欠采样所带来的混叠效应,以及微扫描成像技术提高采样频率以减小混叠效应的原理,分析了微扫描工作模式和成像过程,然后介绍了几种典型光学微扫描器的实现方式.     

红外凝视成像光学微扫描重建技术研究

由于有限的焦平面阵列等因素影响,红外热成像系统的空间分辨率较低.理论上,微扫描能有效提高空间分辨率,然而光学系统不易精确控制,导致重建图像模糊.针对此问题,本文提出了基于帧间块匹配的图像配准算法.该算法有效地实现了亚像元成像,在提高空间分辨率的同时,抑制了图像模糊.     

红外凝视成像光学微扫描重建技术研究

扫描式微透镜阵列系统通过微动扫描成像,能够有效解决小行程与大视场之间的矛盾。扫描式微透镜阵列一般采用开普勒式望远结构,通过镜片横向相对位移实现视场扫描。本文提出了一种基于开普勒式望远结构的四片式微透镜阵列,探究了微透镜阵列的角放大率对于3~5 μm波段的扫描式微透镜阵列系统的影响。当角放大率小于1时,经过串扰产生的杂散光较多,系统的能量利用率上限受到限制,导致衍射极限受到限制。角放大率越大,能量利用率上限越高,当角放大率从0.67^×改变为0.83^×,能量利用率可以从43%提升到69%。当角放大率大于1时,系统的能量利用率不再受到结构限制,在抑制串扰的条件下,优化得到角放大率为1.5^×的结构。对其像质进行评价,各扫描视场RMS半径达到探测器像元尺寸,MTF达到0.6@17 lp/mm。角放大率作为表征微透镜阵列结构特点的参数,与系统能量利用率相关,从而影响像质,因此对于角放大率的分析与研究可为扫描式微透镜阵列系统的设计与实现提供依据。     

基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器设计

光学微扫描技术是微扫描亚像元成像系统中的核心技术之一。研究了基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器的原理和设计方法,分析了微扫描平板的误差对亚像元成像的影响,设计了一种基于凝视型面阵CCD探测器的光学平板调制式微扫描器,并实现了与亚像元成像实验系统的联调成像。设计方法不仅适于可见光成像,也适于基于凝视焦平面探测器的亚像元热成像。     

凝视成像红外全景系统的设计

文章通过对全景系统研究现状以及未来使用要求的分析,给出了全景系统的一种新的设计思想.该系统利用光学方法将四路光合成为一路光,使用一个探测器替代多个探测器,降低了系统的造价,减小了体积.在3μm～4.3μm和4.3μm～5μm两个波段进行了相参设计,使得系统具有优于单色探测系统的探测能力和复杂环境下的目标识别与判别能力,提高了有效侦察率,大大降低了虚警率.系统采用了360°×90°(水平×垂直)视场的45°× 11.25°缩比视场,像质优良.     

基于实测数据的凝视红外系统重构方法

为充分评估基于凝视红外成像体制精确制导武器的性能,利用高可信度的数字建模仿真成为国内外普遍关注的重要途径.鉴于产品研制过程中能够获取大量的实测数据,从采样、信号传递、噪声以及空间传递等理论出发,结合典型红外场景仿真平台中理想传感器的设计,完成了基于实测数据的凝视红外成像系统重构方法研究,并利用三维噪声模型、计算机模拟图像进行了重构效果的精度验证分析.最后通过灵敏度阈值开展了实验室内验证试验,从综合性能评估实例的角度上,再次证明了该重构方法有效,为凝视红外制导武器的实战化评估应用奠定基础.     

红外凝视成像几何扭曲效应建模和仿真

为了增加红外凝视焦平面阵列系统成像仿真的置信度,对系统中的成像几何扭曲效应进行了产生机理分析,从二维图像像素角度出发,在空域通过寻求各阵列元对应像素点的径向畸变量建立成像扭曲模型,并利用反演解析的方法对畸变图像中的像素灰度值进行估算,实验仿真结果表明,几何扭曲效应的存在严重影响了系统的成像效果,几何扭曲效应的建模仿真对后续的系统性能评估和算法研究至关重要.     

凝视型红外光电成像系统主要参数的实验室测评分析

综合阐述了凝视型红外光电成像系统实验室主要参数测评,并对最小可分辨温差MRTD、系统调制传递函数MTF和噪声等效温差NETD等参数的测试方法进行了陈述,给出了具体测试实验过程和实验结果,对影响测试结果的因素进行了分析.     

凝视焦平面热像仪的红外图像增强技术

文中阐述了红外图像增强算法的种类和各自的优缺点,完成了凝视焦平面热像仪红外 图像算法(图像增强、直方图均衡) 的提取和实现,从中选择出适合的图像增强算法应用于红外图像处理中,达到了预期的效果。     

Assessment of the Performance of Staring Infrared Imaging Array Based on Microscanning Modes

Staring infrared detector arrays, which sample a scene with pixels of finite size, generate images that are affected by aliasing and blurring caused by the sampling process. One potential method to reduce the effects of sampling is microscanning. In this paper, the sampling-averaging modulation transfer function at half the detector spatial cutoff frequency is introduced to be as a figure of merit to quantitatively assess microscanning image quality for selected cases of fill factor. Analytical results show that microscanning process can significantly reduce aliasing in the reconstructed image, and that the improvement of different modes of microscanning process to the reconstructed image quality is different, which is closely associated with fill factor. The microscan sampling and restoration imagery are also simulated with pixel interpolation method to qualitatively verify the reduction in aliasing with respect to typical microscanning mode (2×2, 3×3, 4×4 microscan) for the detector array of 100% and 50% fill factor respectively. And, the determining method of the optimum step number of microscanning needed is discussed for the staring imaging array with certain fill factor.     

超大空域凝视成像系统的几个光学问题

讨论鱼眼透镜（凝视角≥180°）、超广角镜头（凝视视角≥100°）几个重要的光学问题，即：大量桶形畸变的引入、光路计算中坐标系的选择、主光线的准确标定、轴外光束截面形状和大小的计算等。     

凝视型红外热像仿真技术研究

本文从为红外预警或制导系统开发提供实用的红外图像仿真技术出发,建立了完整的凝视型红外热像仿真模型。为建立该模型,本文分别对目标和背景的辐射仿真、大气系统的仿真、光学系统的仿真、凝视型探测器的仿真四个部分的机理进行了深入研究,并为各个部分建立了完备的数学模型．最后通过一幅坦克与夜天光相结合的仿真图像验证了该模型的效果,该仿真图像尤其考虑了非均匀性和衍射效应以获得好的效果。