多谱段集成长线列红外探测器研究进展

简述了多谱段集成长线列红外探测器应用情况,描述了国外多谱段集成长线列红外探测器技术性能及发展情况,介绍了国内GF-5号卫星用多谱段TDI集成长线列红外探测器研制情况,总结出多谱段集成长线列红外探测器研究技术难点。     

航天光学遥感相机多谱带滤光片设计与考核方法

多谱带滤光片是航天光学遥感相机上的关键器件。其兼具多个谱带滤光及探测器封装的功能,特征尺寸多,膜系复杂,其设计及考核过程相比全色或单谱带滤光片要复杂得多。介绍了多谱带滤光片的基片外形尺寸、滤光窗口尺寸、像元位置标识窗口、封装对准标识等关键特征尺寸的设计及计算方法。分析了滤光片的设计加工误差对滤光片与光敏芯片的封装对准精度、探测器在焦平面上的配准拼接以及相机的光谱响应特性等的影响。并基于现有的航天器环境考核方法提出了一套针对多谱带滤光片的环境考核流程和测试方法。最后给出了某相机多谱带滤光片的设计及考核应用实例。     

红外多谱段小目标识别方法

随着红外诱饵技术的不断发展,对传统的小目标识别提出了新的挑战.通过对飞行目标和红外诱饵光谱特征的分析,利用红外多谱段图像对天空背景中具有伴飞诱饵干扰的小目标进行识别.提出了自适应阈值分割和能量相关滤波相结合的方法对图像进行预处理,再利用光谱角算法对疑似小目标进行识别,增加了目标识别的可靠性,降低了算法的复杂度.与传统的单波段目标识别跟踪算法不同,该算法从光谱特征差异性角度对目标进行识别,识别概率高,运算量小,为红外小目标识别提供了新的解决办法.     

一种多谱段红外成像光学系统设计

为提高红外远程目标探测识别能力,除了增加焦距和有效口径等传统措施,还需要进一步获取目标的多谱段信息,从而将具备不同辐射特性的目标和背景区别开。本文提出了一种采用多谱段分区红外探测器和棱镜旋转像移成像光学系统,将同一目标的红外辐射能量会聚到探测器不同谱段区域进行成像,从而获取同一目标的多谱段成像信息。该系统采用同轴反射式光学系统,具备8个不同谱段分区的两支红外探测器,通过棱镜旋转实现同一目标的8个谱段信息获取。系统焦距520 mm,有效口径200 mm, F数为2.6。光学系统结构紧凑,棱镜旋转与探测器成像实时对应,不存在成像延迟和像旋,具有口径大、焦距长、谱段多等特点,满足系统高分辨率、长作用距离、多谱段信息获取等要求。     

由多层膜带通滤光片构成的波分复用器

在波分复用(WDM)应用中,有几种典型器件能将多波长的光发送到单根光纤中。这些器件包括阵列波导、衍射光栅、布喇格光纤和多层膜带通滤光片。选择何种工艺技术制作这种器件要根据其费用、物理尺寸、插入损耗和其他因素来决定。据有关方面报道,多层     

多谱段线列红外探测器读出电路设计优化

集成电路制造技术的发展使单芯片集成多谱段红外探测器成为可能,其中长线列红外探测器读出电路设计遇到的挑战之一就是寄生效应。针对一款多谱段长线列用读出电路在最小积分电容时行间输出电平差异显著,导致成像出现明暗条纹的现象进行了测试分析,得出复杂的电路版图寄生效应是主要原因。通过优化设计及流片验证,解决了寄生效应导致的成像明暗条纹问题。     

一种多谱段TDI线列制冷红外探测器

研制出一种多谱段时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)线列制冷红外探测器。探测器阵列规模达到1024×4×6,像元尺寸为20 μm×20 μm。读出电路具有分谱段将转换成电信号的模拟信号串行输出、边积分边读出(Integrate While Reading, IWR)、TDI以及盲元/闪元剔除功能。探测器芯片采用碲镉汞外延材料制造光伏二极管阵列,封装采用高可靠性的全金属真空杜瓦,制冷采用小型分置式斯特林制冷机。整机具备体型小、功耗低、响应波段宽、集成度高、启动时间短等优点。测试结果表明,器件各谱段的盲元率小于1%,各谱段的噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)小于30 mK, 各谱段的动态范围大于70 dB, 各谱段的响应率非均匀性小于5%,各谱段的非线性度小于2%,器件行频大于20 kHz。     

多光谱带通渐变滤光片透射率特性分析

分析给出了利用厚端非遮挡区的光谱透射率来计算给定区域光谱透射率的一般积分式,并对通带展宽、峰值降低以及相邻区域的通带重叠现象作进一步分析。     

可切换红外滤光片

本发明提供一种可切换红外滤光片,它由一块金刚石基底材料和镀在该基底材料上面的一层热色滤光膜层构成,其中的热色滤光膜层可与加热器件相连接。这种可切换红外滤光片无需运动部件便可从透红外状态切换到不透红外状态,可以方便地用来调制光束。     

红外探测器滤光膜的研究与制备

为满足红外探测器在1.064 m和3~5 m双波段透射,在1.2~2.8 m波段反射,可适应复杂的环境条件、具有高稳定性和可靠性等要求,依据薄膜的设计理论,选择合理的膜系设计方法,借助TFC膜系设计软件对膜系结构进行优化设计。并采用电子束真空蒸发和离子辅助沉积技术,在蓝宝石晶体基底上镀制红外多波段滤光膜。同时对所使用的薄膜材料的光学、物理、化学和机械特性进行分析与研究。通过反复试验,优化工艺参数,使多波段滤光膜得以实现。对所制得的薄膜进行测试,基本满足红外探测器的使用要求。     

一种基于双边滤波的红外图像细节增强方法

为了解决高动态红外图像在常规显示设备上显示时对比度低、细节模糊等问题,提出了一种基于双边滤波的红外图像非线性细节增强及动态范围压缩方法。首先利用基于扫描行的均值及标准差的统计方法对图像中的条纹噪声进行检测及插值补偿。然后对高动态红外图像进行双边滤波,得到基频分量及细节分量。针对基频分量动态范围大的特点,压缩其动态范围,对细节分量则进行非线性增强。最后将压缩后的基频分量和非线性增强后的细节分量合成,并将灰度范围调整到8位,得到适合显示的低动态范围图像。实验结果表明,提出的方法能在压缩图像动态范围的同时有效实现图像细节信息的增强。     

基于中值滤波器的红外图像噪声处理的改进方法

基于红外图像成像的机理和热像仪工作方式,红外图像往往混有大量随机噪声,而这些都是造成红外图像和视频质量下降的重要原因。中值滤波是一种常用的非线性的滤波方式,对于图像降噪有很好的效果。中值滤波器的处理窗口大小需要提前设定且在处理过程中不能改变。噪声密度越大需要处理窗口越大,但也导致图像的细节相应越模糊。综合窗口大小对降噪能力和细节处理能力的影响,文中对传统的中值滤波器算法进行改进。实验表明,在中值滤波器去除噪声的过程中,随着窗口图像噪声分布情况动态调整窗口大小,能够做到既尽可能去除噪声,又尽可能保持图片的细节,使图像处理整体效果得到提升。     

基于TAPF算法的红外景象匹配特性研究

红外景象匹配是自动目标识别领域的一个重要方向,如何在复杂的天气条件下提高红外景象匹配概率是研究的难点.在研究不同天气条件下的红外成像和传统匹配滤波器性能的基础上,提出了三值振幅-位相匹配滤波算法（TAPF）,该算法结合了二值振幅信息与二值相位信息进行编码.对比灰度相关、二元纯位相匹配滤波和三值振幅-位相匹配滤波三种相关算法在不同天气下的结果,实验表明,提出的TAPF算法在相关面上的相关峰特性参数均优于其他两种算法,对恶劣的天气条件具有较强的适应性,是一种有效的红外景象匹配滤波算法.     

亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术,它不仅提高了目标的信息获取量,还降低了背景噪声,可以捕获目标细节,检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件,该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比,并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器,可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明,其光谱分辨率为217,偏振消光比为。实验结果表明,亚波长光栅的偏振消光比大于500,透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30,在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性,可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点,器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。     

跨阻滤波器的快速实用设计

跨阻滤波器是将输入的电流信号转换成电压信号的同时完成信号滤波的一种新型滤波器。给出跨阻滤波器的快速实用设计。通过插入一个电压跟随器,可将常用的电压模式滤波器设计方法移植到跨阻滤波器设计中,从而可以实现跨阻滤波器的设计。文中给出了带阻跨阻滤波器的设计实例,仿真结果验证了所提出的设计方法的正确性。     

鲁棒的高斯和容积卡尔曼滤波红外目标跟踪算法

为提高恶劣测量环境下单站红外搜索与跟踪系统的跟踪性能,提出了一种鲁棒的高斯和容积卡尔曼滤波算法.首先,为改善滤波初值模糊问题,在容积卡尔曼滤波框架下将滤波器分为若干不同初值的子滤波器,利用似然函数逐步减小初值偏差较大的子滤波器权值;其次构建非线性程度判别量,在高非线性情况下将预测密度沿最大特征向量方向进行分割,提高滤波精度;最后利用等价权函数改善新息协方差,减小异常误差对滤波准确性和稳定性造成的影响.实验结果表明,不存在异常误差时,所提算法跟踪结果优于传统算法;存在异常误差时,传统滤波方法的精度明显降低,而所提算法依然能够得到准确可靠的跟踪结果.     

介质膜滤波器色散特性的数值方法

文章根据介质膜滤波器为最小相位滤波器的特点,提出了一种从介质膜滤波器的幅度响应重构出相位响应,然后求出它的群速度延迟以及色散的数值方法.最后,实验验证了理论计算结果.     

红外图像综合处理算法研究

本文对点运算的图像增强算法和红外滤波增强算法进行探讨和研究,包括灰度变换和直方图修正,平滑滤波和锐化滤波。平滑滤波能够有效的对噪声进行平滑处理,达到去除噪声、提高图像质量的目的。锐化滤波中的拉普拉斯模板算法能够对图像的轮廓线进行有效的增强,图像的视觉效果得到了很大的提高。但是该算法处理后的图像视觉效果生硬、不够柔和,同时也会对噪声进行增强。以上方法的单独应用只能针对图像的某些特征进行处理,为了能够提高图像的综合质量,我们需要对以上算法的综合应用进行研究。     

基于空间映射的Ka频段带通滤波器设计

基于单端口群时仿真的空间映射法设计了一款六级Ka频段的毫米波带通滤波器,该滤波器被加工在氧化铝陶瓷基片上,基片的尺寸为8 mm×2.5 mm×0.254 mm。测试结果显示,滤波器的中心频率位于30.68 GHz,3 dB相对带宽为11.5%,带内最小插入损耗约为1.75 dB。