微光遥感成像技术研发动态评述 
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Review on Low Light Level Remote Sensing Imaging Technology
图 & 表
图 1. 人手与壁虎的(a)可见光与(b)红外图像比较
Fig. 1. (a) Visible and (b) infrared images of human hand and house lizard
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图 2. 典型的人眼视觉特性曲线[2]
Fig. 2. Typical vision characteristic curves of human eyes[2]
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图 3. 全色遥感相机推扫CCD阵列图
Fig. 3. CCD array map of full-color remote sensing camera
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图 4. 三类微光视频器件。(a) ICCD;(b) EBCCD;(c) EMCCD
Fig. 4. Three typical video frequency devices. (a) ICCD; (b) EBCCD; (c) EMCCD
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图 5. ICCD器件综合特性测试系统示意图
Fig. 5. System diagram for testing ICCD performances
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图 6. 投影仪式ICCD性能测试系统总体布局
Fig. 6. Overall layout of performance test system for projector-type ICCD
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图 7. ICCD拼接精度对遥感像质的影响
Fig. 7. Effect of ICCD stitching accuracy on remote sensing images
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图 8. 微光遥感总体性能测试及模拟仿真系统示意图
Fig. 8. Schematic of general performance test for low light level remote sensing and simulation system
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图 9. 三种微光管/CCD耦合方式比较
Fig. 9. Three types of couple methods comparison of low light level tube/CCD
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图 10. 历代微光夜视技术性能比较
Fig. 10. Performance comparison of the low light level night vision technology in all generations
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图 11. 色域高斯型h(λ)曲线
Fig. 11. Gauss h(λ) curves in color area
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图 12. 遥感相机动像模糊反演算法效果。(a)模糊图像;(b)清晰图像
Fig. 12. Effect of fuzzy inversion algorithm for dynamic image from remote sensing camera. (a) Fuzzy image; (b) clear image
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图 13. 遥感相机杂散光测试标定示意图
Fig. 13. Schematic of remote sensing camera stray light test
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图 14. 遥感雷达选通三维成像原理示意图
Fig. 14. Schematic of 3D imaging principle of remote sensing radar
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图 15. 水下光学透过率光谱分布
Fig. 15. Spectral distribution of underwater optical transmittance
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图 16. 楔条形阵列阳极γ射线位敏探测器工作原理
Fig. 16. Principle diagram of γ-ray position sensitive detector with wedge array anodes
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表 1CCD与ICCD室温下噪声水平的比较
Table1. Noise level comparison between CCD and ICCD at room temperature
| Device | Substrate material | Dark current /(A·cm-2) | Number of noise electrons in a pixel of 10 μm×10 μm |
|---|
| CCD camera | Si | 10-7-10-8 | 6.3×103-6.3×102 | | ICCD photocathode | Sb-K-Na-Cs, GaAs | 10-15-10-13 | 6.3×10-3-6.3×10-1 |
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表 2对视觉信噪比的要求档次
Table2. Vision judge rank and their signal-to-noise ratio
| Vision judge rank for signal-to-noise ratio | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|
| Uncertainty of vision judge | 3.173×10-1 | 4.55×10-2 | 2.7×10-3 | 6×10-5 | 6×10-7 |
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表 3ICCD、EBCCD、EMCCD性能比较
Table3. Performance of ICCD, EBCCD, and EMCCD
| Device | Type | Feature | Comprehensive grade |
|---|
| ICCD | Intensifier/fiber optics /CCD | Tight structure, easy to made, medium K level | 2A | | EBCCD | Photocathode/electro-optic system /CCD | High electronic gain, high K level, complexfabrication process, high price | A | | EMCCD | CCD with electron-avalanche multiplication | High electronic gain, high thermalnoise level, low resolution | B |
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表 4DALSA公司线阵CCD芯片性能参数
Table4. Performance parameters of line array CCD of DALSA company
| Parameter | Value |
|---|
| Resolution | 512/1024/2048/4096 (new) | | Image element size /(μm×μm) | 14×14, 7×7 (new) | | Sensitive area size /mm | 7.2/14.4/28.7/57 (new) | | Max frame frequency /kHz | 73/37.8/19.2 | | Data frequency /MHz | 40 | | Sensitivity /(V·μJ·cm-2) | 43.7 | | Dynamic range | 1820∶1 | | Pack construction | 24-foot DIP | | Work temperature /℃ | ≤60 | | Number mark | IL-P3-1024 |
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表 5ICCD相关的光子泊松噪声、光阴极热噪声、CCD热噪声、单个像元CCD转移噪声、1000个像元转移噪声和19×1000个像元转移噪声水平
Table5. Photon Poisson noise, thermal noise of photocathode and CCD, and CCD transfer noise in images of 1 pixel, 1000 pixels and 19×1000 pixels
| Parameter | Poissonnoise | Thermal noiseof photocathode | Thermal noiseof CCD | CCD transfer noiseof 1 pixel image | CCD transfer noiseof 1000 pixels image | CCD transfer noise of19×1000 pixels image |
|---|
| Value | 1.61×103 | 6.3×10-1 | 6.3×103 | 102 | 105 | 1.9×106 |
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向世明, 樊学武, 何娜, 白喆. 微光遥感成像技术研发动态评述[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(2): 020009. Shiming Xiang, Xuewu Fan, Na He, Zhe Bai. Review on Low Light Level Remote Sensing Imaging Technology[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(2): 020009.
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