世界各国目标信息获取与应用需求日益迫切,各国纷纷着力开展新型的目标信息获取技术研究,针对各类目标,尤其是对空中目标进行高效信息获取。在现今的信息化社会中,新型信息获取技术意义重大,可以促进社会发展、提升人民生活水平,同时在完善**体系,保障国民安全方面也作用显著。因此,对新型目标信息获取技术的研究十分必要。基于大气扰动的目标探测技术作为一种新型的信息获取技术体制,利用目标飞行时形成的大气扰动进行目标探测具有不受目标自身性能影响的显著优势,应用潜力巨大。此篇综述基于大气扰动的目标探测技术,对目标大气扰动检测中图像处理方法进行研究,主要分为互相关方法、光流方法、帧间差分法、背景减除法四个方面,阐述其国内外研究进展,分析其技术优劣势及发展技术途径,最后对四种方法以及目标大气扰动图像处理方法未来的发展方向进行展望与总结。
大气扰动 图像处理方法 目标探测 atmospheric disturbance image processing methods target detection 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230044
1 北京空间机电研究所, 北京 100076
2 北京邮电大学,北京100876
在大温差条件下,由于温度剧烈变化导致红外光学系统成像质量变差。用于机载林火监测的大视场中波红外相机工作环境变化剧烈,对杂散辐射要求较高。为保证光学系统在要求的大视场和大温差条件下具有稳定的性能和良好的成像质量,通过基于消热差的设计方法和基于噪声等效温差的杂散辐射综合评价方法,设计了一套制冷型中波红外光学系统。该光学系统由6片透镜和1片滤光片组成,工作波段为3.7~4.8 μm,F数为2.5,焦距为62.5 mm,视场为14.36°×10.87°,探测器采用640×512 阵列中波制冷型探测器,通过采用硅、锗材料组合,合理分配光焦度,实现了消色差和消热差设计,通过冷反射优化和冷光阑匹配设计,较好地抑制了系统的杂散辐射噪声,通过引入少量非球面优化,在满足指标要求的情况下,对高阶像差进行了校正。结果表明,光学系统在−55~+70 °C温度范围内,成像质量稳定良好。
中波红外 制冷型探测器 消热差 冷反射 medium wave infrared cooled detector athermalization cold reflection
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川 绵阳 621000
利用运动物体高精度大气扰流检出方法,以散斑图像及多类卫星图像为背景,对高压气流冲击下飞机缩比模型形成的大气扰流情况开展了实验研究。验证了不同背景图像分辨率、不同背景类型条件下,大气扰流可视化光学监测方法可检出大气扰流折射率梯度为10−6。并通过可直接显示大气扰流信息的传统纹影成像实验,获得相同工况条件下大气扰流信息,通过对比分析,得出利用大气扰流可视化方法获取的大气扰流信息与直接显示的大气扰流信息分布及细节都相同,从而直接验证了卫星图像背景条件下大气扰流可视化光学监测方法检出大气扰流结果的正确性。文中成果验证了实验室条件下运动物体大气扰流可视化光学监测方法的正确性及大气扰流的检出精度。
扰流检出 光线偏折 背景纹影 检出精度 disturbance monitoring light deflection background-oriented schlieren monitoring accuracy 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210793
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200260
宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上,对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析,仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小,约为4×10-2 K;探测器工作温度≤70 K;M和H部件壳体温度为130±1 K;框架温度为200±1 K,符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。
成像光谱仪 宽谱段 高分辨率 制冷系统 imaging spectrometer wide spectrum high resolution cooling system 红外与激光工程
2016, 45(3): 0323001
日盲紫外探测系统因工作在日盲区而具有独特的探测优势,在民用和**领域得到了广泛的关注,尤其在导弹告警领域的应用显示了无与伦比的优越性。研究了紫外导弹告警的原理及优势,分析了紫外告警成像系统的关键技术;针对紫外导弹告警系统的应用需求,制定了日盲紫外光学系统的设计指标,分析了光学系统初始结构的选取方法,根据像差理论合理分配光学系统的光焦度,运用光学设计软件Zemax进行了系统的优化设计和像质评价,最后设计完成了一款焦距f′=150 mm,相对孔径1∶3,视场2w=±4°的日盲紫外光学系统。系统共用了5片透镜,总长160 mm,各视场能量集中度在增强型电荷耦合器件(ICCD)的像素尺寸(25 mm)内均大于90%,光学传递函数在奈奎斯特频率(20 lp/mm)处高于0.7,具有成像质量优异、结构简单紧凑的特点和很高的实际应用价值。
光学设计 日盲紫外 紫外探测 紫外告警 光学系统 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 022202
哈尔滨工业大学 航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001
地球静止轨道区域凝视成像监视的目的就是为了及时发现和生成地面目标特征和参数,光学成像遥感技术是现代对地观测的一个重要手段。通常长焦距、大视场遥感系统的光学系统设计是通过提高光学成像遥感器的质量、加长焦距、提高记录介质的分辨力、提高系统的传递函数等措施提高其性能的。介绍焦距为36 m,视场角达到0.75°的三反射式光学系统的设计过程,给出了设计结果。该系统实现了范围为90 km×90 km的瞬时对地扫描,摆动后能够对地面900 km×450 km区域实现凝视成像。
光学成像遥感 二维扫描 三反射系统 光学设计 remote sensing of optical imaging 2-D scanning three-mirror anastigmat optical design