波前编码应用于红外光学系统无热化的研究

波前编码技术是通过在光学系统的光阑位置放置位相板,对波前进行调制,使得光学系统对离焦类像差不敏感,从而增大了焦深,通过对中间模糊图像的数字滤波处理,可以获得清晰图像.焦深延拓的特点使该技术在红外光学系统无热化方面具有很好的应用前景.设计了一个有效焦距厂为100mm,F数为1.2,工作波段为7.5～13.5μ,m,工作距...     

基于波前编码的红外光学系统消热差设计研究

消热差是红外光学系统设计的重要环节之一,本文介绍使用波前编码技术进行红外光学系统消热差设计的原理及方法,分析波前编码的基本原理,给出波前编码光学系统调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)的表达式.在此基础上,以三片式长波红外光学系统为例,利用ZEMAX光学设计软件分析其在常温(+20℃)、-40℃和+60℃下的成像质量.分析结果表明,该系统在常温下的成像质量接近衍射极限,但是当温度在-40～+60℃之间变化时,MTF值迅速下降且出现零点,说明系统的成像质量急剧恶化,不再满足使用要求.加入波前编码相位版进行消热差设计后,MTF值对温度不再敏感,在不同温度下可以得到较为清晰的目标图像,表明波前编码技术可以实现红外光学系统的消热差设计.     

基于波前编码的无热化红外成像技术综述（特邀）

波前编码红外成像技术是一种结合光学编码和数字解码两步成像的计算光学成像技术。波前编码无热化红外成像系统通过在红外光学系统的光阑附近增加特殊面形的光学相位板,对场景红外辐射进行编码调制,使得在宽的环境温度范围内红外焦平面探测器输出的中间编码图像具有高度一致性,再对中间编码图像进行数字解码得到清晰红外图像。近年来,国内外学者开展了大量波前编码无热化红外成像技术的理论分析和原理验证,表明其无热化特性的有效性。文中结合作者近年来的研究工作,主要介绍波前编码无热化红外成像技术的研究背景、基本原理、关键技术、国内外典型的设计方案和原理样机、并展望了波前编码红外成像技术的应用价值和发展趋势。     

基于波前编码的大焦深弹载双色红外探测系统

波前编码技术通过在光学系统光瞳位置加入特殊的相位掩模板,对目标信号光波进行编码调制,并在图像处理端对该编码信号进行解码而恢复原图像,由于被编码调制后的波前对离焦等像差的不敏感度扩大了十数倍,能显著扩大光学系统焦深。因此,波前编码技术能在编码与解码之间解决恶劣力热条件或多色制导体制对弹载红外探测系统带来的离焦和对准误差。文中基于波前编码扩大焦深基本原理,对一长长双色红外光学系统进行了10倍焦深扩大的波前编码像差钝化设计。集成样机后,进行了波前编码成像实验。以小孔点靶编码像作为PSF解码10倍离焦位置处的十字靶和四条靶图像,十字靶和四条靶解码图像清晰可辨,证明波前编码技术对于系统像差或离焦像差的抑制是有效的。最后,对波前编码成像效果进行了分析:解码图像的水波纹是由于空间采样PSF不足导致的,可提取不同视场位置PSF,使用空间变化解码算法实现条纹消除;由于解码图像会在放大信号的同时放大噪声,因此,解码算法需要进一步研究噪声抑制算法,以期满足弹载高能量、高信噪比应用的要求。     

基于波前编码的扩展景深短波红外成像系统

短波红外波段具备全天时、全天候成像的优良潜力，借助焦平面探测阵列在现代社会发挥着日益重要的作用。为了解决短波红外成像系统的离焦问题以提升平台适用性，将波前编码技术引入短波红外波段。针对无法配置调焦机构的轻小型短波红外成像系统，在光瞳位置放置三次方型相位板扩展景深。将相位板参数转换为径向坐标系数，利用调制传递函数一致性和图像可恢复性优化该系数。利用640 pixel×512 pixel的短波红外图像仿真波前编码成像性能，通过Lucy-Richardson经典算法还原中间模糊图像。光学设计和图像仿真结果表明，波前编码系统至少在±20倍景深范围内能够有效降低系统对离焦的敏感性，复原图像峰值信噪比最高可达38.5038 dB。     

金属网栅电磁屏蔽薄膜在红外空空导弹上的应用研究

研究了金属网栅用于红外空空导弹电磁屏蔽的相关理论,分析了金属网栅结构参数对电磁屏蔽效果的影响.结合应用需求,采用激光直写法在一个蓝宝石整流罩内表面上制作了线宽为8μm,周期为450 μm的金属网栅,并测试了金属网栅薄膜对电磁波的屏蔽效果.试验表明金属网栅对电磁波有很强的屏蔽作用,而且对红外信号的衰减极小.     

波前编码超分辨成像技术

波前编码作为一种经典的计算成像技术,以能够大幅度拓展光学成像系统的焦深而闻名,并得到了学术界及工业界长期的关注。实际上,除了焦深的拓展,波前编码还具备实现超分辨率成像的潜力,而这在已有的研究中鲜有讨论。一方面,相位掩膜板的引入在降低光学系统传递函数并使其对离焦不敏感的同时,也有效降低了欠采样数字成像系统中的混叠效应,从而提供了更适合于进行超分辨率重构的数据源。另一方面,相位掩膜板所引起的点扩散函数支持域的巨大化效应使得以数字的方式、从采样间隔可以被认为是无限小的、理想的光学焦平面点扩散函数来计算与特定探测器物理像元大小相对应的采样点扩散函数成为可能。因此,从这两个特点出发,提出了一种为波前编码系统定制的、基于单帧图像放大的超分辨率重构算法,并且研制了原型样机对超分辨率的效果进行了检验。试验表明:焦距50 mm/F数4.5的Cooke三片系统除了焦深拓展超过20倍且具有接近衍射受限成像品质之外,利用复原算法能够实现至少3倍的高品质超分辨率重建效果。     

波前编码景深延拓研究进展

波前编码成像技术（WFC）是一种用于景深延拓非常有效的光数混合图像处理技术,本文在简单介绍WFC技术基本原理的基础上,分层次系统介绍了WFC技术的最新设计理论和现实指导意义,举例说明了WFC技术的实际应用价值,最后对波前编码成像技术现状和未来做了简单探讨。     

波前编码—图像处理一种新方法

数字化图像处理不久将成为提高光学系统性能的方法。美国科拉拉多州的CDM光学公司研制一种特殊的图像轮廓清晰板(specially contoured clear plate)插入任意标准光学系统的光瞳面以改变系统的点扩散函数(PSF)。此透明板使PSF强度分布保持不变,甚至光学系统像差较严重时,也可得到此结果,因此,可以简化图像处理要求。点扩散函数是一个简单的点目标图像,通常在有像差的情况下,如散焦或像散出现时,点扩散函数变化很大。一个扩展目标的图像就会造成无数个点扩散函数,如果对视场     

波前编码技术在同轴三反系统的应用及其分析

在轨运行的空间相机受到温差或运动振动等影响导致像面离焦, 成像质量下降。波前编码技术可以在保持光学系统整体参数不变的情况下扩展系统的焦深, 使调制传递函数对离焦不敏感。将波前编码技术应用于空间同轴三反系统, 提出在系统的出瞳面上加置掩模板, 并对掩模板的面型进行优化, 对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比。讨论了波前编码掩模板的相位因子对系统的焦深延拓以及对像质的影响。理论及仿真结果表明: 将波前编码技术应用于同轴三反系统, 使系统对离焦不敏感, 可以很好地扩大系统的焦深, 对解决空间光学系统像面离焦问题具有很高的实用价值。     

空空导弹红外目标仿真系统研究

文章介绍了导弹实时仿真系统的总体情况,分析了空空导弹红外目标仿真系统的组 成、功用及特性,并提出了该系统的优点和问题。     

波前编码Schmidt系统的设计

利用波前编码技术实现了Schmidt系统在-60℃~+60℃的无热化设计。以视场角为±4°、相对口径为1/2的经典Schmidt系统为研究对象,设置一个三次立方表面作为波前编码表面。以传递函数大于零为约束条件,在尽可能大的离焦量范围内对波前编码表面的参数进行优化,得到了离焦量达士0.6 mm的Schmidt系统,焦深比经典的Schmidt系统延拓了20倍。分析了不同温度下的弥散斑和传递函数数据。结果表明,该波前编码Schmidt系统在-60℃~十60℃间具有良好的温度适应性,而且光学性能稳定,便于进行后续的图像复原。     

用红外空空导弹攻击武装直升机的战术研究

围绕如何提高战斗机使用红外制导空空导弹攻击敌方武装直升机的作战效能问题,首先介绍了两种典型的红外空空导弹,其次对影响红外空空导弹作战使用的主要条件进行了分析,然后对武装直升机发动机的红外辐射特性进行了分析研究。最后,通过近距空战实例分析,研究得出了某型战斗机对在战区内活动的敌方武装直升机所采取的"战区游弋"空战战术和相关机载武器的使用方案。     

反舰导弹长波红外辐射特性研究

本文从舰载红外警戒系统的实际需要出发,针对海空背景下低空来袭反舰导弹目标,深入研究了导弹的红外辐射特征,并建立了其红外辐射的简化模型．通过导弹尾喷管、尾喷焰及蒙皮的气动加热三个主要辐射源计算了某型反舰导弹在长波段(红外警戒系统主要工作波段)的红外辐射强度,并对计算结果进行了相关分析．     

美国导弹防御系统中使用的红外技术

文章简要介绍了美国国家导弹防御系统、战区导弹防御系统,着重介绍这两种系统中使用到的红外技术。     

弹道导弹在红外波段的突防措施研究

弹道导弹在红外波段的突防主要是通过控制弹头的红外特征信号和对拦截弹实施红外干扰实现的。采取这些措施后,弹道导弹便难以被拦截弹探测到,从而成功实现突防。     

导弹发射车的红外辐射特征分析及防护对策研究

根据理论分析方法和实测数据,本文详细分析了导弹发射车及其地物背景24h内的红外辐射温度的变化情况,给出了发射车的红外热图的反差性质,论述了导弹发射车在热动态条件下的主要红外暴露征候,提出了降低导弹发射车红外暴露征候的措施.结论是本文的研究对提高导弹发射车在未来高技术战争中的生存能力具有一定的参考价值.     

弹载红外光学系统被动消热技术

环境温度的变化对红外光学系统的影响很大,针对此类问题,分析了国内外典型的消热方法,比较其优缺点.根据弹载红外光学系统工作的特殊性,采用光学被动消热方法进行实例设计,得出了在-30℃～50℃范围内实现环境温度补偿的系统设计参数和评价结果.所设计的结果结构简单可行,在要求的温度范围内性能稳定.     

基于小波变换的红外图像压缩编码研究

根据红外图像空间相关性强的特征以及红外图像经小波分解后的数据特性,利用小波变换对红外夜视图像进行了压缩编码研究,得到了不同压缩比下的压缩结果。计算机仿真实验表明,此方法没有方块效应,视觉效果良好,对于红外图像来说有一定的应用价值。     

中段弹道导弹和背景红外辐射研究概况

简述了弹道导弹在飞行中段和背景的红外辐射特性及其研究的意义和方法;重点论述了国外研究的背景和国内现状以及发展趋势;最后分析了开展中段目标和背景红外辐射特性研究的关键技术,并提出了加快我国在该领域发展的建议。