热成象技术现状

热成象指对某一景物发射或反射的红外辐射进行可见光成象的技术。本文所指红外辐射通常为3～14微米波段的电磁辐射。它们是-64～ 692℃的物体的峰值黑体发射的波长。由于大气吸收,热成象一般限于3.5～5和8～14微米波段。热成象和其他成象有两个区别。首先是,红外辐射探测器所探测的景物的光子能量,大致和探测器自身的光子能量相同。因此,优质的红外探测器必须致冷,以通过降低有关波长上的内光子流而减少噪声。其次,要探测的热景物是由约为300°K的大面积均匀     

红外投射器等效黑体温度

用来表示红外投射器辐射输出的等效黑体温度形式上可定义为产生与红外投射器相同信号辐射亮度的黑体目标所设定的温度。给出的解析表达式和图示法均能根据实际器件温度和特定的有源区衰减系数计算出黑体温度，后者对黑体特性偏离作了定量分析。一旦等效黑体温度值已知，就很容易计算出投射器信号辐射亮度和被其照射的成象试验装置所产生的信号电流。本分析在薄膜电阻器，硅桥电阻器和悬浮薄膜电阻器发射的红外投射器技术的比较中派上用场。     

红外热成象发展现状

自然景物中的大多数目标表面温度接近300°K。这种目标在直至20微米波段内的辐射率约为10~(18)光子·秒~(-1)·厘米~(-2)。且在此波段内热辐射率随波长增长而急剧增长。这就为热成象提供了相当可观的可以利用的光子数。而热成象本身的发展,又在军事和民用方面展现了极为广阔的应用前景。当然人们最感兴趣的是对长波红外灵敏的成象器。响应波长在2-3微米范围。军事上用于观察高对比度的目标。如喷气飞机的喷气口、发射火箭形成的尾焰、飞行中的导弹等。响应波长在4.5微米以上,300°K的目标就能利用自身的热辐射实现成象。因而长波红外成     

基于红外辐射聚合模型的城市街道红外辐射特性分析

城市环境中建筑物的反射辐射与发射辐射是影响城市街道红外遥感特性的重要因素。基于红外辐射聚合模型（Thermal infrared radiance simulation with aggregation model,TITAN）,对红外辐射在城市街道场景中的传输过程与分配过程进行了分析,基于Cook-Torrance 模型,理论上计算并重点分析了邻近街道的建筑物窗户与墙壁的反射辐射与发射辐射对街道红外辐射特性的贡献,对影响邻近环境辐射的主要因素进行了讨论,为城市场景中景物的红外辐射特性研究和红外遥感特性分析提供了理论参考。     

材料的发射系数

本文概述黑体辐射和非黑体即灰体辐射的关系;黑体是一种理想化了的辐射体,它与大多数实际的辐射体有所不同。因此,为了把黑体的辐射定律推广到所有的实际的辐射体,即引出发射系数的定义、测量原理和测量结果。各种材料的发射系数之值,对于红外仪器的设计、使用是十分重要的。如红外遥感、红外跟踪、红外热成象、红外辐射计等红外仪器在设计和进行定量分析时,都需确知材料的发射系数值。为此,本文收集了各种材料在不同温度和不同表面状态下的发射系数(法向)值,以供红外仪器设计和测量时参考。     

红外成象制导原理

红外成象制导导弹的信号在驾驶员座舱显示屏上显示出图象,驾驶员通过屏幕可以看出公路和森林的边沿。在两颗树之间,有一个白色矩形物体。这时它把导弹上红外前视装置转为窄视物,详细观察一下那个物体。那物体是躲藏在丛林中的坦克。红外前视装置很容易地探测出坦克的热辐射,特别是炮筒和发动机的辐射。这时驾驶员将红外寻的器锁定在目标上,将导弹发射出去,就飞开了。在这种战场中,驾驶员很少使用常规武器。可在白天使用的电视制导导弹则观察不     

改进的海面辐射模型

作为海面目标的主要背景,海面的红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重要意义.为了获得更接近实际的海面红外辐射,用MODTRAN按照不同的天项角计算出天空辐射,按照不同的高度和俯仰角计算出透过率以及大气程辐射.根据反射定律计算出海面反射的太阳辐射以及天空辐射.用改进的海面辐射模型计算探测器可见海面的红外辐射.在有太阳镜面反射和无太阳镜面反射两种情况下,对3～5μm和8～12μm波段的海面红外辐射分别进行模拟.结果表明,利用改进的海面辐射模型对海面红外辐射进行模拟更加接近实际.     

FY-4A多通道扫描辐射成像仪评价与图像合成

风云四号卫星发射后,开展了卫星在轨评价工作.采用刃边法对太阳反射通道进行在轨MTF评价,结果表明,多通道扫描辐射成像仪各反射通道在轨MTF分别达到了0.14、0.17和0.22以上,符合仪器指标要求;利用面源黑体对红外通道噪声进行评价,结果表明多通道扫描辐射成像仪性能稳定,噪声大小只与辐冷温度有关,目标温度300 K时主要红外通道噪声优于0.2 K,最优通道达到了0.06 K;为准确检验红外定标精度,采用GSICS方法对红外通道业务定标结果进行检验,GSICS检验显示定标精度优于1 K,最优通道达到了0.3 K@290 K.为充分发挥多通道扫描辐射成像仪多通道联合应用效能,根据多通道扫描辐射成像仪反射通道的响应特点,在没有符合人眼红绿蓝响应通道的情况下,提出了新的真彩色图像合成方法,生成了符合人眼效果的真彩色明显.     

多元探测器热成象系统

实时热成象系统是一种远红外电视照相机。然而,电视照相机在反射的短波波段工作,而热成象系统则在反射和辐射混合的波段工作。迄今,人们主要的兴趣仍是对绝对温度在300°K范围、峰值辐射在8～12微米大气窗的黑体成象。上述的两种相帆在工作波长和图象对比度之间的差别是很明显的,大多数远红外成象都不能采用电视光导摄象管。过去曾采用了对远红外辐射响应的单个或集成探测器机械扫描图象取样法。可以预料,这种技术仍将占统治地位。     

红外在导航方面的应用

由于红外辐射本身的特性所决定,把它用在航空或海上导航方面是有一定好处的。若是可见光方法不能用或是得不到所要求的数据的情况下以及雷达精度降低时都用红外法来补足。红外辐射是物体发射的并随物体本身的绝对温度的变化而变化;这是能量交换的结果。红外辐射与可见光有所不同,可见光是物体对外部光源产生反射的结果(例如太阳作外光源)。因此,物体的绝对温度变化相当     

基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模

针对海面场景长波红外偏振特性建模问题,文中根据表面微元双向反射分布函数BRDF,对物体表面偏振效应进行了分析,并结合红外发射效应和红外反射效应的综合作用,提出了一种长波红外偏振度计算模型.该模型有效描述了偏振度和物体自身红外发射值、红外反射值以及探测角之间的关系.利用Radtherm IR软件对海水辐射、大气辐射与舰船目标辐射进行计算,结合本文构建的偏振度计算模型,仿真了不同时间段内、不同观测角度下海面背景和舰船目标在长波波段的偏振度变化规律.通过仿真数据与实际测量数据的对比分析,结果表明两者具有较好的拟合度,验证了该模型对于海面场景偏振度计算的有效性.     

VIIRS中波红外地表双向反射率反演算法研究

中波红外(mid-infrared,MIR)是目前地球观测中热点研究的光谱区域,相比于可见光具有很多优势。中波红外反射率在叶生物量估算、不同植被类型区分等方面得到了广泛的应用。但由于在白天时卫星传感器接收到的辐射能量存在反射与发射能量耦合的问题,使得中波红外数据的利用存在一些困难。本文通过类似劈窗技术的计算模型计算出无太阳辐射时地表亮温T0g,并结合中波红外辐射传输模型推导出了适用于VIIRS中波红外地表双向反射率的反演模型。结果表明：反射率理论反演值与实际值较吻合,在太阳天顶角为0°时RMSE仅为0.009;反演模型受气象因子和仪器噪声的影响很小,在实际应用中可以忽略。     

新书刊介绍

本手册由廿多名光学专业人员历时数年编辑而成。全书共十七章,内容包括:辐射度量和光学度量、成象——几何和物理光学、光学(包括红外)辐射源、非成象探测器(包括红外探测器)、光发射材料、显微物镜及目镜、光学(包括红外)材料特性、     

彩色电视机色温标准的探讨

我国国家广播电视标准中彩色电视发射与传输中的白场色温规定为6500°K,由于种种原因,目前大量生产的彩色电视接收机色温多为9300°K,甚至更高。为此,我们用现生产的接收机调整成为6500°K白场色温,并作了观察、对比,从理论和实践上探讨了我国彩色电视接收机色温应确定为6500°K的理由和依据。     

红外扫描器性能分析

红外扫描器(图1)的任务是用景物中目标自身热辐射产生视频信号。典型的自然地表景物各部分一般均接近于300°K,且其发射率无多大变化,故红外系统必须在占主导的300°K背景中探测出极小的辐照强度差别。因此评价红外探测器的标准是在很大的平均通量中探测极小对比度的能力。由于景物的辐射图象是在红外探测器上被扫描的,故所需信号是探测器电流的变化分量,而对应于平均背景辐照的探测器平均电流则使用     

红外成象产品介绍

一、红外温度测量系统AGA公司的新型782热视系统是一种为野外和实验室使用而设计的实时、轻便的红外温度测量系统,主要部件是一个扫描器、一个把红外辐射变为电信号的光机装置及一个用电视扫描出示热信息的显示荧光屏。任选的像扫摄象管把黑白热图象变为10种彩色象。一套硬件和软件设备用标准的微型电子计算机很容易进行分析。二、微光和红外成像仪Electrophysics Corp。有一种供微光观察成象和红外观察成象     

国外简讯

红外成象导弹击中目标美空军在75年10月发射第一支“幼畜”红外成象导弹,这是一系列试验的开始。这种成象导弹用热辐射传感器探测目标和周围地形间的温差。第一次试验是在基地打M-48坦克。此弹由休斯飞机公司制作,红外成象制导技术由空军航空电子实验室发展。     

红外热成象系统

Dynarad公司最近提供了一810型精密红外热成象系统,它扫描由物体自然发射的红外辐射,并把该辐射转换成一“热图象”在阴极射管上显示出来。温度信号以10种     

天基空间目标红外动态辐射特性建模与仿真

提出了一种空间目标红外动态辐射特性的建模方法。目标红外辐射包括自身发射辐射和对背景的反射辐射。根据目标与背景特征建立了空间目标辐射特性的物理模型。基于表面材料属性对目标表面进行区域与面元划分,根据能量守恒定律,利用目标在宇宙空间的热平衡方程建立了空间目标自身红外辐射特性的数学模型。同时,引入双向反射分布函数模型描述目标表面面元的反射特性,将目标所有面元反射分量叠加建立了目标红外反射特性的数学模型。最后,构建目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系。根据给定的轨道参数、目标几何尺寸和表面物性参数仿真获得空间目标在轨红外特性。计算结果验证了模型的有效性,为空间目标的红外探测与识别提供参考数据。     

巡航导弹的红外辐射特性研究

根据红外辐射理论,分析了巡航导弹的红外辐射特性,建立了巡航导弹在不同飞行速度和视线方向上的红外辐射的简化工程模型,重点对巡航导弹的蒙皮、尾焰、尾喷口以及其反射太阳和地球辐射所产生的红外辐射分别进行了计算。结果表明：在巡航导弹的红外辐射中,主要是蒙皮、尾焰和尾喷口的辐射,太阳和地球的反射辐射可以忽略不计;同时,巡航导弹的红外辐射主要集中在后向上,并且随着巡航导弹飞行速度和视线的变化而快速变化。