不同视场地基红外成像设备定标方法及时机分析

目标红外辐射特性可用于目标特征识别，如何有效获取目标红外辐射特性，对目标预警、侦察及隐身效果评估等意义重大。针对当前外场实装地基红外成像设备定标参数获取难题，对近距离扩展面源定标法、平行光管定标法、远距离扩展面源定标法等3种方法进行了分析，采用上述3种方法对不同视场外场红外成像设备进行了定标实验研究，获得了不同方法下响应参数。针对远距离扩展面源定标法定标结果随距离变化情况，设计了不同调焦状态和工作时长下制冷热像仪定标实验。实验结果显示红外成像设备的离焦状态、工作时长对制冷型红外成像设备响应参数影响较小。外场定标误差主要来源于环境杂散辐射、大气透过率及路径辐射计算。外场条件下应采用近距离直接扩展点源定标方法对地基红外成像设备不同航次择机定标；同时扩展面源定标法定标距离一般不超过10 m，响应参数误差此时相对近距离定标约5%左右。     

宽动态范围红外辐射测量系统快速定标算法

红外辐射测量系统的宽动态范围定标通常是在多个温度点下,设置多个积分时间并适当加入衰减片的方式实现的。其不仅效率低、耗时长、成本高且影响整个红外辐射测量系统实时性和机动性。对此,在考虑积分时间的定标模型基础上,提出宽动态范围快速定标方法。只需调节一次积分时间和一次温度即得到宽动态范围任意积分时间的定标方程。利用400 mm红外辐射测量系统对快速定标方法的定标精度、测量精度进行验证。实验结果表明:快速定标方法与直接定标结果之间最大误差为2.75%,该方法外场测量时最大辐射测量误差为11.69%,相比传统辐射测量最大误差不超过1.52%。说明快速定标方法能有效地保证系统辐射定标精度,提高辐射测量系统的定标效率,缩短定标时间,实现对系统宽动态范围任意积分时间的定标。整个辐射测量过程实时性好,操作简单、易实现且可靠性高,适应针对外场条件下红外辐射特性测量系统的要求,外场测量结果也说明快速定标可以直接应用于靶场目标的红外辐射测量任务中。     

基于长波红外成像系统的红外辐射特性测量方法

地基红外成像系统是靶场领域实现目标跟踪、实况记录成像的重要成像设备之一。配有高性能红外辐射定标系统的地基长波红外成像系统,可对低温以及常温目标实现高精度辐射特性测量。通过建立制冷型红外辐射特性测量系统的辐射测量模型,在7.7~9.3 μm长波波段利用某光学口径为600 mm的长波红外辐射测量系统实现了对目标的高精度测量。实验结果表明,辐射测量的精度为16.81%,能满足靶场对高精度辐射测量的要求。     

基于加权最小二乘法的红外辐射定标

随着红外物理与红外技术的深入发展,目标的辐射特性测量受到了广泛的重视,红外探测器的辐射定标直接决定了辐射特性测量精度,为此文中建立了辐射定标系统,对3～5μm的红外焦平面阵列相机进行了绝对辐射定标实验。文中给出了辐射定标的数学模型,制定了定标的流程并进行了相应的辐射定标实验;针对红外标准源和环境波动性的影响,提出了加权最小二乘法的辐射定标优化方法;通过外场辐射特性测量实验表明,该方法的反演误差优于4%,提高了辐射定标的精度,结果满足实际工程的需要。     

航天遥感器热红外波段辐射精度分析

根据遥感器的辐射定标方法和计算模型,对遥感器的辐射精度进行了分析。当假设遥感器观测地面目标、冷空间和星上黑体定标源都通过扫描镜成像时,扫描镜的热辐射以及仪器有背景辐射能量不会对辐射精度产生影响,影响遥感器辐射精度的主要因素是遥感器的信噪比、星上定标黑体的比辐射率误差、星上定标黑体的温度测量误差以及中心波长的漂移等因素。     

环境温度对红外辐射测量精度的影响及修正

为了提高靶场红外系统的辐射特性测量精度,找出外场复杂环境温度变化对测量精度的影响并进行相应地修正。首先,建立了红外系统辐射定标的数学模型,模型中包含杂散辐射噪声影响和内部暗电流噪声的影响。接着,通过在高、低温箱内进行辐射定标实验,找出环境温度变化对辐射定标模型中各参数的影响。实验结果表明:环境温度改变引起的杂散辐射变化对辐射特性测量精度有较大影响。同时发现,环境温度变化时,杂散辐射引起的探测器像元灰度输出变化量近似等于实测的全系统像元灰度变化量,最后根据这一结论提出一种简易的适合外场应用的红外系统辐射定标数据修正方法,采用这种方法,以70℃黑体为目标,在0~50℃的温度范围内,黑体温度测量误差的均方根由0.8℃降低到0.095℃。在不增加操作难度的同时,大大地提高了外场红外辐射特性测量精度。     

考虑积分时间变量的红外系统辐射响应定标

辐射定标是红外系统辐射特性测量的基础。文中采用间接扩展源法对红外系统进行定标,分析了红外焦平面阵列探测元的响应模型以及响应特性与目标黑体辐射、积分时间的关系。提出了采用最小二乘法拟合得到红外焦平面像元响应灰度值对辐射量和积分时间的响应函数的定标算法。通过分析不同环境温度下的响应函数,进一步验证了其有效性。该方法可简化定标过程,节省定标时间。定标方程不仅可用于定量分析辐射定标的影响因素,而且有利于动态范围较大时的辐射测量。     

空中目标夜间不同方位长波红外辐射特性分析

针对试验和训练中靶机实装模拟、建模仿真需求,需在外场动态测试靶机飞行状态下红外辐射特性,该测量结果置信度较高。本文通过对红外成像测量设备定标,计算路径辐射和透过率,亮度反演的方法获得了靶机夜间不同方位辐射强度分布,测量误差约为21.24%。分析测量结果,但当靶机相对测量设备绕飞时,靶机不同方位辐射强度基本一致;靶机在一定距离外无法探测长波尾焰辐射,在靶机模拟和建模中需合理考虑尾焰辐射。该距离下靶机目标/背景灰度对比度约为人眼响应阈值的2倍,人工侦察探测识别较为困难,在靶机外场模拟时需注意对比度对试验探测识别结果的影响。本文可为靶机特性建模、外场模拟应用和测量设备研制提供支撑。     

大口径空间滤波调制红外光谱仪定标方法

红外辐射特性是对弱小目标进行探测与识别的重要依据,进行过辐射定标的大口径观测设备适用于弱小目标红外辐射特性的获取。大口径空间滤波调制红外光谱仪就是用于观测弱小目标的设备之一。文中讨论了一种适合应用于大口径空间滤波调制红外光谱测量系统的辐射定标方法,该方法由腔黑体加平行光管这种组合提供红外全谱段的标准辐射,计算了待定标光谱仪测量系统口面处各通道的辐射照度,用于红外短中长波的标校。用最小二乘法拟合得到光谱仪响应DN 值与辐射照度之间的定标曲线,并给出了实际定标结果。最后分析了辐射定标不确定度的来源及合成结果,合成定标不确定度在10%之内,满足大口径空间滤波调制红外光谱仪的定标需求。     

星载SAR辐射定标误差分析及成像处理器增益计算

本文对星载ＳＡＲ辐射定标的各项误差因素进行了分析,提出了计算辐射定标误差的公式,提供了分配星载ＳＡＲ系统辐射定标误差的工具;对基于ＣＳ算法的成像处理器的增益计算公式进行了推导,并通过计算机仿真得到了验证;定量地分析了成像处理器增益计算误差对ＳＡＲ系统辐射定标精度的影响。     

离子选择性电极的最小二乘标定法

标定是保证传感器测量精度的重要手段。这里针对离子浓度传感器（ISE）的两点标定法、多点分段标定法以及最终提出的最小二乘标定法进行了数学建模和标定误差分析。提出以标定误差最小的原则,作为标定方法的选择依据;以标定曲线的斜率来判断ISE的老化程度、且进行脸谱表情显示。经理论分析和实验证明,最小二乘标定法在这里提及方法中能到达标定误差最小。并且,该方法已经在具体的硬件平台实现。     

光谱仪在发动机红外隐身测评中的应用研究

航空发动机红外辐射特征台架测试试验数据可用以评估发动机的红外辐射特性指标达标情况,进而优化改善隐身措施。光谱辐射计既可获取发动机的光谱分布,也可获取所需波段区间的积分辐射强度数据,本文研究了SR5000N光谱辐射计在发动机红外辐射特征台架测试试验中的应用,分析测试中的误差源产生机理,提出光谱测试误差控制措施;针对非充满视场条件下的发动红外辐射特征测试,提出黑体视场占比相当的光谱标定方法,标定结果同热图像测试结果一致,表明该方法的正确性,分析了不同标定条件下标定结果的差异性,得到了标定条件对标定结果影响较小的结论,减小了标定限制,拓宽了光谱测试的工程应用范围。     

一种基于定标的红外图像非均匀性分区域校正算法

红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。     

红外焦平面区域选取对辐射定标的影响分析

红外辐射定标是获取目标红外辐射特性的基础技术之一。辐射定标精度对后续目标的辐射特性测量具有重要的影响。针对中波红外辐射定标时探测靶面像元大小的选取,研究了其对辐射定标中系统线性度的影响。基于640×520元中波红外焦平面阵列,选取中心像元、中心100×100区域、中心200×200区域以及全靶面区域进行了研究。在高温段,中心20×20区域的随机误差为5.27%,中心100×100区域的最小误差为0.01%。在低温段,中心20×20区域的随机误差为1.78%,中心100×100区域的最小误差为0.45%。在一定靶面区域内,随着所选靶面的增大,误差逐渐减小。研究结果对红外探测器辐射定标靶面的选取具有一定的工程应用价值。     

紫外偏振成像系统定标实验方法研究

紫外偏振成像技术在痕迹检测、宇航探测等方面有着独特的优势,然而目前已开展的研究主要针对紫外偏振成像技术和系统本身,而针对紫外偏振成像系统定标方法的研究还相对缺乏.为了解决紫外偏振成像系统的定标问题,利用自研的紫外偏振分时成像系统研究设计了一种系统定标实验方法.通过分析紫外偏振成像系统的设计原理,开展定标实验,实现了紫外...     

三分量磁通门传感器非正交性误差校正

静态磁场测量中,由于三分量磁通门传感器的非正交性,使得高分辨率测量要求不能得到满足,必须校正其测量误差。通过分析三分量磁通门传感器非正交性误差,给出其数学模型描述,提出了一种基于实数编码遗传算法的校正方法。应用于三分量磁通门传感器非正交性误差的校正,提高了传感器磁场测量的准确度。实验表明,该算法提高了三分量磁通门传感器非正交误差的校正效果。     

DS18S20温度传感器的高精度测温及校正算法

文献[1]中给出一种DS18S20数字式温度传感器测温修正算法,但这种算法还不能充分利用DS18S20寄存器所给出的数据,最大限度地反映温度传感器的测量数值。其次是没有考虑算法给出的温度的校准问题,这里提出一种精确的测温算法,可以无误差地表示传感器给出的温度值,同时还研究了传感器输出值的校准问题,给出了基于最小二乘法的校准公式。在仿真过程中,以高精度的测温仪器为标准,给出了算法的校正公式,结果表明校正公式的误差优于0.01℃。     

A Technique to Measure Eyelid Pressure Using Piezoresistive Sensors

In this paper, novel procedures were developed using a thin (0.17 mm) tactile piezoresistive pressure sensor mounted on a rigid contact lens to measure upper eyelid pressure. A hydrostatic calibration system was constructed, and the influence of conditioning (prestressing), drift (continued increasing response with a static load), and temperature variations on the response of the sensor were examined. To optimally position the sensor-contact lens combination under the upper eyelid margin, an in vivo measurement apparatus was constructed. Calibration gave a linear relationship between raw sensor output and actual pressure units for loads between 1 and 10 mmHg (R ² = 0.96 ). Conditioning the sensor prior to use regulated the measurement response, and sensor output stabilized about 10 s after loading. While sensor output drifts slightly over several hours, it was not significant beyond the measurement time of 1 min used for eyelid pressure. The error associated with calibrating at room temperature but measuring at ocular surface temperature led to a very small overestimation of pressure. Eyelid pressure readings were observed when the upper eyelid was placed on the sensor, and removed during a recording. When the eyelid pressure was increased by pulling the lids tighter against the eye, the readings from the sensor significantly increased.     

敦煌辐射校正场地表反射率稳定性分析

辐照度基法确定卫星各波段的定标系数时,要求精确测量辐射定标场的地表反射率和漫射辐射度与总辐射度的比值。中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室分别于2013年6~8月及2014年8月期间,协同其他单位在敦煌校正场运用辐照度基法进行场地辐射定标,实测过程中使用ASD、SVC光谱辐射计,运用野外参考板反射率因子法确定敦煌校正场的地表反射率。详细阐述地表反射率测量方式及数据处理方法,根据实地观测数据,分析当前场区的地表反射率并与历史数据相互比对。结果显示,敦煌校正场地表反射率在时间和空间上均保持良好的稳定性。     

大视角成像系统的快速精确校正

在成像系统中,非线性几何畸变的高精度数字校正仍然是一个未能很好解决的问题。以径向几何畸变为主的非线性几何畸变模型为基础,通过对影响畸变参数测量精度的各种因素的分析,提出了一种不依赖于成像系统内部参数的迭代算法。实验表明,该方法能够精确地推算出实现畸变校正所需的参数,校正精度与CCD的采样量化值相当。