热红外高光谱成像系统的背景抑制和性能优化

在分析热红外高光谱成像系统主要技术参数之间的制约关系的基础上,针对热红外高光谱成像系统目标能量微弱、背景热辐射严重等难点,提出了几种有效抑制背景辐射的措施,并建立了一套高背景抑制的热红外高光谱推帚式成像实验装置,实现了地面试验成像.根据冷背景实验结果,分析了热红外高光谱成像系统的性能和各种影响因素的关系,并提出了系统性能优化的可行性.     

长波红外高光谱成像系统的设计与实现

针对长波红外高光谱系统背景辐射强以及信噪比低的特点,设计了能有效抑制背景辐射的长波红外精细分光光谱成像系统.利用杂散辐射分析软件,对系统进行了背景辐射分析,包括全波段各辐射面源对背景辐射的贡献分量、各光学通道的背景辐射、机械内壁吸收率对背景辐射的影响、以及光机内壁温度对背景辐射的影响.主要通过制冷光机系统的温度、抛光亮...     

热红外高光谱成像仪的灵敏度模型与系统研制

热红外谱段是对地观测高光谱遥感中非常有用的波段,受限于技术发展,热红外谱段的高光谱成像系统在国内的空间光电系统中并不多见,近年来在国家相关部门的支持下发展迅速,取得了较大进展。结合十二五期间研制的机载热红外高光谱成像仪系统,建立了信号流模型,对系统背景辐射进行了建模仿真,并对红外焦平面组件等效暗电流进行了分析测量,在此基础上得出了影响系统的探测灵敏度的关键因素,给出了系统设计低温光学100K制冷的设计依据。机载热红外高光谱成像仪研制完成后,还进行了探测灵敏度实际测量并与仿真结果进行了对比分析,对未来进一步发展热红外高光谱成像技术积累了重要数据。     

热红外高光谱成像技术的研究现状与展望

高光谱成像具有精细的光谱分辨能力,在热红外谱段实施高光谱成像对目标探测与识别有显著效果.与国外相比,我国在该领域的研究还相对薄弱,应用部门的研究主要基于国外数据,国内尚未有成熟的仪器.对国内外研究现状进行了详细调研,并结合目前国内已经布局的研究项目对该领域未来的发展进行了展望,对我国发展高性能空间红外光谱成像技术具有一定意义.     

热红外高光谱成像技术的研究现状与展望

高光谱成像具有精细的光谱分辨能力,在热红外谱段实施高光谱成像对目标探测与识别有显著效果。与国外相比,我国在该领域的研究还相对薄弱,应用部门的研究主要基于国外数据,国内尚未有成熟的仪器。本文对的国内外研究现状进行了详细调研,并结合目前国内已经布局的研究项目对该领域未来的发展进行了展望,具有一定的指导意义。     

红外高光谱成像系统光学设计及检测

为了建立一套星载红外精细分光光谱成像系统的地面实验装置,设计了一套红外高光谱推扫式成像光学系统.该系统由望远物镜和分光计两部分组成,选用锗和硒化锌两种红外材料,采用平面闪耀光栅分光,光机系统后接制冷型红外面阵探测器.其光谱覆盖7.7～9.3μm(根据红外焦平面阵列FPA的光谱响应范围而定),视场角达12°,光谱分辨率为54 nm,空阃分辨为0.75 mrad,光机模块尺寸为100min×300mm×100mm.整机的测试结果表明:光学系统成像质量完好,光谱分辨率SRF达到了预先设计的要求值,噪声等效温差NEDT接近300mK.该系统的设计及整机测试为红外高光谱成像系统的进一步实用化提供了技术基础.     

短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究

文章指出背景辐射对短波红外高光谱成像仪辐射精度、信噪比是有影响的.给出了色散型短波红外光谱仪的背景辐射定量计算模型,分析了温度及温度变化与辐射精度的关系,并通过实验数据进行了验证.在背景辐射特征分析的基础上,分析总结了小相对孔径冷屏、高精度温控、冷光学、经常性标定等几种减小背景辐射影响的措施.本文的研究工作对于提高高光...     

红外高光谱成像的光谱聚焦

文中将光学系统中能量聚焦的概念引申至光谱维,提出在红外高光谱成像系统中通过信号处理获取感兴趣目标与其环境的光谱特征差异,结合调控目标函数得到光谱聚焦调控参数,进而控制成像系统中的可调谐部件自适应调谐到最有利于探测和识别的若干个光谱通道,实现光谱聚焦。文中提出了一种可实现光谱聚焦的系统构型,重点探讨了光谱聚焦的机制和实现途径,给出了关键分系统的技术方案。利用光谱聚焦可以实现光谱自适应探测,提高光谱成像信息利用效率,降低信息处理的资源需求,有助于提高系统的实时性和小型化,对于弹载、无人机载等高实时性、无人参与的应用具有十分重要意义。     

背景杂波对红外成像系统性能的影响

结合红外成像系统的组成结构以及红外辐射信号的传递过程,给出了杂波的定义,即杂波是场景中包含的与目标信号相似的信号,同时分析了杂波的特征依赖性和相对性.基于杂波仅通过信号处理算法对目标信号产生影响的认识,给出了杂波影响下的系统探测性能模型,并与不考虑杂波时的系统探测性能模型进行对比,指出背景杂波导致的目标检测难度远远大于不考虑杂波的情况.系统的探测性能是目标、背景间均值、方差差异的复杂函数.     

宽幅长波红外高光谱扫描成像系统的设计

为了满足宽幅长波红外高光谱成像需求,基于光导型碲镉汞线列探测器和平面闪耀光栅,提出了一种在长波红外8~12.5 μm范围内具有150个连续波段、30°成像视场角、基于地面应用的低成本、轻小型高光谱扫描成像系统的设计方法。该系统由光栅扫描机构和视场扫描机构组成,两机构同步控制以实现精细分光和宽幅成像功能。推导了光栅扫描角度与探测器接收单色光的波长、视场扫描角度与成像视场角间的关系式。在分析扫描系统扫描定位精度的基础上,设计了一套以步进电机为运动核心,采用“摆扫定位+停止成像”工作模式的扫描系统。实验表明,该扫描系统可满足系统视场定位精度及分光精度的要求。获取的硅碳棒在长波红外波段的发射光谱曲线表明该系统的设计合理有效。该扫描系统的设计方法对长波红外高光谱系统的设计具有一定的指导意义。     

热红外高光谱系统信号成分分析及处理

光学系统自身热辐射产生的杂散光以及分光后信号能量的下降,极大影响着热红外高光谱系统的信噪比。光学系统制冷可大大减少系统杂散光,但低温下探测器暗电流对有效信号的影响变得突出。对热红外高光谱系统的信号成分进行理论分析,将探测器输出信号分为四个部分,并对各部分进行测量,得到常温和低温制冷条件下各信号成分以及等效噪声温差的变化规律,找到影响系统性能的关键因素,并给出提高系统信噪比的方案,为我国热红外高光谱系统的进一步发展与实用化提供参考。     

红外成像制导中的气动热辐射效应机理

高速导弹光学窗口外存在激波层,为高度不均匀的高温气体介质。其热辐射效应使红外探测设备获得的红外遥感图像存在退化和畸变。通过对分子热运动的计算,分析高温气体分子、原子辐射吸收系数,将流场数据有限元处理,实现灰气体总体模型与逐线计算方法的改进结合;通过对气体介质求解辐射传递方程,基于离散传递法的思想,推衍出激波层的热辐射强度计算模型;结合光线传输模型寻找导引头探测口径内的视线路径,解析大气热辐射机理,发展激波层热辐射数值计算方法,两种定量计算模型互为比较验证。研究得出激波层热辐射噪声与来流参数之间的关系,并给出了经验公式。     

红外成像系统作用距离计算

分析了红外成像系统的几个主要性能参数。根据大气环境条件、目标几何形状以及目标和背景热辐射特征,进行了必要的修正,完成了不同探测及识别要求时系统的作用距离计算。计算可根据理论模型或实验室实测数据进行,并适用于点目标和面目标。     

热红外光谱仪系统的内部杂散辐射定标与测量技术

提出了一种热红外光谱仪系统内部杂散辐射的测量方法,该方法基于探测器和热红外光谱仪系统的辐射定标.通过分别单独标定探测器对黑体辐射能量的全谱段输出响应曲线和光谱仪系统对黑体辐射能量分光后单一光谱通道的输出响应曲线,从而定量得出光谱仪的内部杂散辐射灰度值及辐射通量值且能计算出不同积分时间和光机温度时内部杂散辐射的灰度值及辐射通量.采用该方法对现有光谱仪内部杂散辐射进行了实验测量,并进行了对比实验,结果表明,对比实验值与理论预测值误差偏离小于1%.该方法可操作性高,可用于测量热红外光谱仪内部杂散辐射在总输出DN值中的占比、预测光谱仪制冷对内部杂散辐射的影响、测量其他内部杂散辐射抑制手段的效果等.     

红外热成像系统中高速扫描器的伺服控制设计

为了在扫描型红外热成像系统中摆脱对于进口高速扫描器的依赖,同时达到降低成本、提高集成性的目的,通过采用具有动磁式光电角度检测功能的振镜以及PID+Double-Loop Feedback(双闭环反馈)扫描控制伺服系统的信号电路设计,实现了红外热成像系统中高速扫描器的国产化研制,通过对比实验和实效验证,国产化组件性能与进口组件相当,达到了较高的设计要求。     

弱小目标红外探测系统的杂散辐射分析

杂散辐射是指到达红外探测系统靶面的非目标成像的辐射能量。杂散辐射经过光电器件后增加了系统的噪声,降低了系统的输出信噪比,影响到红外探测系统对目标的探测能力。为了提高红外探测系统对空间弱小目标的探测能力,分析了红外探测系统的杂散辐射来源;推导了不同地理纬度、不同时刻下的红外探测系统太阳辐射入射角计算公式;分别计算了红外探测系统的太阳辐射、天空背景、热辐射噪声等效电子数;比较了杂散辐射噪声和探测器的固有噪声,分析了红外探测系统的最小噪声极限,得出地基红外探测系统的背景噪声决定了系统的探测极限。     

气溶胶抑制红外辐射研究综述

气溶胶抑制红外辐射是重要的红外隐身技术之一,国外已处于实用阶段,国内起步较晚,目前还处于机理和实验研究阶段。通过对国内外研究成果进行综述,总结了研究方法和关键技术,并对该技术在无人机上的应用作了展望。