弹道测量中红外焦平面成像系统的应用研究

探讨利用红外焦平面成像系统对常规快速弹丸目标的跟踪与测量的可行性,以便于利用红外探测技术实现高精度远距离的弹道测量。文章选用响应工作波段为3－5μm的红外焦平面器件作为探测元件,对122mm火箭弹的作用距离以及红外两站交汇测量系统对122mm火箭弹的交汇测量精度进行了分析计算。针对计算中目标辐射强度难以确定的问题,采用根据试验结果比对换算的方法予以解决。     

靶场红外成像测量设备精度检测方法研究

提出了采用动态精度检测靶标对红外跟踪测量系统进行检测的方法。分析了靶标与被检测设备的空间运动关系。研究了跟踪性能和测量精度。对检测数据进行了计算处理,检测结果验证了这种检测方法的可行性。     

CCD弹道相机成像问题研究

在光测设备发展过程中，用大面阵CCD取代干版、胶片作为成像介质已成为必然，但是在实际使用过程中CCD与胶片、干版存在着质的区别。本文以CCD弹道相机为例，根据CCD成像介质的特点，详细分析了影响CCD成像的几种因素，解决了CCD相机在实际应用中的难题。     

红外成像探测系统作用距离分析方法研究

根据视频跟踪测量技术工程实践中,可靠跟踪测量对目标在探测器靶面上的成像尺寸、照度及对比度的要求,综合考虑背景辐射和目标成像弥散的影响,对原有红外探测系统作用距离计算公式进行了改进,给出了适用于红外焦平面成像探测系统的新的作用距离分析方法,并针对水平观测、非水平穿越大气层观测等应用条件推导了具体的计算公式.文中通过应用示例进行了比较分析,得出了新分析方法比原分析方法具有更高可信度的结论.     

靶场光电测量设备发展现状及展望

靶场光电测量设备利用光学成像采集飞行目标信息,经误差修正、时空配准、交汇计算等处理可以得到所需的目标参数,是航天器发射回收测控系统中的重要组成部分,也被广泛应用于军事目标的探测中。为了应对复杂测量条件和多样化被测目标带来的挑战,在确保靶场光电测量设备高精度轨迹测量、高分辨成像能力的同时,对其提出了获取信息多元化、测量波段多样化、多平台机动布站等更多任务需求。我国靶场光电测量设备长足发展,整体性能得到了大幅提升。以中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心团队近年来在靶场光电测量设备的研制工作为基础,对红外辐射特性测量、结构轻量化设计、光雷一体化测量等多项关键技术的发展历程和现状进行了详细介绍,总结了靶场光电测量设备在多信息获取、探测波段扩展、测量精度提高、设备机动性提升和多平台匹配融合等方面的研究进展,讨论了靶场光电测量设备当前仍然存在的技术难点,并展望了相关技术未来的发展方向。     

红外成像系统作用距离等效折算方法

根据红外成像系统的作用距离试验实际数据，给出了工程实际中红外成像系统作用距离指标的检验和换算的等效计算方法，进而给出了两种特定气象条件下的大气衰减系数。     

热红外偏振成像技术在目标识别中的实验研究

简要分析了热红外偏振探测与热红外强度探测在物理含义方面的区别,由此提出了一种利用偏振信息在红外图像中识别目标的新方法。通过热红外偏振成像系统获得了目标的偏振图像,并由计算机提取出了图像中的偏振信息。由于目标与自然背景的热红外偏振特性有较大的差异,所以通过分析这些信息,可以更好的识别目标。实验结果表明,该方法不仅可以很好地识别自然背景中的人造目标,而且对热红外伪装目标的识别也很有效。     

衍射光学元件在红外成像系统中的应用

利用衍射光学元件除了能减小成像系统的体积和重量外,还具有许多传统光学元件无法比拟的优越性,如消色差和热补偿功能等,本文以实例阐述衍射光学元件在红外成像系统中的应用。     

显微红外成像技术在刑侦领域的应用

结合真实的案例阐述显微红外技术在刑侦领域中的最新应用。使用显微红外光谱仪的成像技术对混合物证进行比对分析,获得待测物证的红外光谱,从而排除其他谱线的干扰,得到真实可靠的红外光谱信息,为案件的定性提供依据。     

红外显微成像技术及其应用进展

红外显微成像技术诞生于20世纪90年代中期,该方法的应用研究在国外刚刚起步,而在国内这项技术还未被广泛认识。它是一种快速、无损的检测技术,具有图谱合一、微区化、可视化、高精度和高灵敏度等优点。文章概述了红外显微成像系统的组成、工作原理及工作方式,重点介绍了其在生物医学、微生物学、法庭科学、材料学、营养饲料学以及农产品质量检测方面的研究进展,分析了红外显微成像技术的研究难点,并对其发展趋势进行了展望。     

多元探测器在玫瑰扫描红外亚成像系统中的应用

玫瑰扫描红外亚成像系统是利用玫瑰扫描机构和红外单元探测器构成的一种亚成像系统。提出了一种利用多元小面阵来替代单元探测器的红外亚成像系统 ,可以提高成像系统的空间分辨率和帧频。分析了系统的原理 ,并给出了系统的构成框图。此外 ,就玫瑰扫描成像系统中应用多元探测器可能出现的问题进行了讨论 ,并提出了解决方案。结果表明 ,这种多元小面阵玫瑰扫描成像系统的成本远低于焦平面阵列探测器红外成像系统 ,在性能改善后是诸如末制导炮弹等低成本应用场合的理想红外成像系统     

辐射测量中的成像效应

明确了辐射的非成像测量和成像测量之间的差异并给出数学表述, 才能够把已经成熟的非成像辐射测量方法推广至成像测量. 本文从辐射测量的基本公式以及成像下目标微元与传感阵列像素的对应关系出发, 分别建立了关于辐射的非成像和成像测量式.根据成像面的存在不会改变辐射传输的事实, 比较非成像测量式和成像测量式后, 可得到成像效应的数学表述. 把成像效应与针孔和透镜两种成像技术结合后的分析指出: 成像效应的主因是成像光轴角, 辅因是测量天顶角; 辅因作用的大小取决于测量天顶角与发射天顶角的差异度. 关键词： 辐射测量 辐射测温 成像效应     

红外光学系统成像质量检验的技术研究

研究了可见光系统星点检验方法在红外光学系统中的应用。以４８６ＤＸ２／６６计算机为控制主宿机，完成对红外光学系统星点图像的数据采集、存储及处理，并在监视器上以不同的颜色或灰度显示像点形状，实现了对各种红外光学系统像点能量分布的测试，建立了一种红外光学系统成像质量的检验装置。     

一种双波段成像系统的红外通道杂散光分析

为全面分析杂散光对红外系统成像质量的影响,设计了可见波段0.4 μm~0.7 μm、红外波段3 μm~5 μm,视场角均为2.27°×2.27°的共孔径成像光学系统。分析了杂散光来源,分别研究了带内与带外杂散光对其红外通道成像质量的影响。对于带内杂散光,设计了消杂光结构,采用FRED软件模拟分析了带内杂光抑制能力,结果表明:带内杂散光得到较好抑制,其鬼像影响可忽略不计,太阳杂散光抑制水平PST达到设定的10-8阈值量级。对于带外杂散光,主要研究了1.064 μm和2.6 μm两个波长带外激光对红外成像系统的影响,并利用有限元仿真计算,结果表明:系统反射镜温升达到703 K时,向外发出较强带内红外辐射,到达像面的辐射功率为0.195 mW,可对红外成像面造成强烈噪声干扰。     

地面目标的中波红外高光谱成像特性测量

利用Telops公司设计的Hyper-Cam中波高光谱成像仪对水泥地上某坦克模型进行3～5μm波段的红外高光谱成像测量。对实验数据进行了逐像素点的大气校正。基于矫正后的实验数据,分析了仪器误差、随机误差、大气校正传递误差等对测试不确定度的影响。分析了该坦克模型在不同谱段上的亮度分布和模型上不同部位的光谱分布特性。结果表明：在波数为2 000～3 000 cm^-1波段,其相对不确定度一直稳定在10%以内,但是在大于3 000 cm^-1的波段,其误差迅速上升,主要因为常温物体的中波辐射低,在该波段目标辐射与大气路程辐射接近,而引起的噪声增大,造成的测试信噪比降低。该坦克模型光谱辐射亮度测试数据的平均相对不确定度在20%以内,整体误差较低。光谱分布上,坦克各部分特征点和水泥地表的光谱辐射亮度在波长为4.2～5μm波段时的差异性比波长为3.0～4.2μm波段时的差异性更大,且探测器接收到的4.2～5μm波段的光谱辐射亮度要大于3.0～4.2μm的光谱辐射亮度。由于4.3μm波段处于大气吸收带,大气透射率几乎为0,以至于无法获得目标的光谱辐射亮度的真实...     

红外激光主动成像和识别

在传统激光主动成像系统的基础上,结合目标识别技术搭建了一台激光主动成像识别系统实验平台,研究了激光主动成像后的目标识别技术。由7个不变Hu矩构成特征量,用由136个权值系数构成BP神经网络算法对黑夜条件下450m处的运动目标—43式冲锋模具枪进行了实验研究。研究显示,采用该方法成功获得了清晰的红外激光主动成像效果,对2740frame激光主动成像图像的统计目标识别率达到了68．87％,其中旋转变换下的统计识别率可达80．05％。该项研究对实际黑夜暗小目标的探测识别具有重要意义。     

常温下高灵敏度灰体红外方向发射率测试技术研究

介绍了一种新颖的在常温下直接测量灰体表面方向发射率的方法。采用直接比对样品与参照物表面的光谱辐射率来测量方向发射率ε的绝对值。使用的传感器是热释电传感器,采用光学调制和锁相放大技术,实现对微弱信号的检测。设计的实验装置结构简单不需要制冷。在实验中,使用一块干净的浮法玻璃和氧化不锈钢作为测试样品,测试温度为50—200℃,将一块标定过的已知发射率为0.67的材料作为参照物。在没有制冷的条件下,与参照物和NPL数值、标定值相比较,实验得到的结果令人满意。     

考虑太阳辐射影响的飞机实时红外探测成像仿真

针对飞行器红外探测过程的成像仿真,有助于红外隐身效能的评估,进而提高应对红外探测的反侦察能力。建立了飞机红外成像仿真模型,并针对不同的飞行姿态、速度以及不同的探测时间,求解其蒙皮温度与红外辐射亮度,结果表明当飞机从低速到高速运行时,太阳辐射条件与气动加热层温度分布分别成为影响其成像结果的主要因素。建模方法及仿真结果对飞行器的隐身设计具有指导意义,为飞机实时红外成像场景的生成提供理论基础     

真空条件下低温红外辐射测量技术研究

针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K～423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。     

安全距离和成像尺寸约束的超大视场红外系统车载应用关键参数论证

在现有车载辅助驾驶系统中,可见光成像系统难以有效应用于夜晚、雨、雾、霾等低照度不良天气。红外成像系统有效克服了上述不足,但传统车载红外系统存在视场角小、视野盲区大的缺点。研究了超大视场红外系统的车载辅助驾驶应用,提出了基于安全距离和成像尺寸联合约束的超大视场红外系统关键参数论证方法。通过分析等距投影成像规律,建立了超大视场红外系统车载应用的安全距离约束模型和成像尺寸约束模型,以极限速度对应的探测最近距离和二维Johnson准则约束下的“发现”最远距离来验证超大视场红外车载系统的可行性,计算了视场角等关键参数。经过理论论证和分析,超大视场红外车载系统的镜头焦距/像元尺寸范围需在[276.1 521.3]范围之内。通过开展系统试验,设计了水平视场角为140°的超大视场红外成像系统,满足了对人的发现距离大于130 m的要求,进而可用于车辆辅助驾驶。