红外与激光工程
2023, 52(2): 20220408
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国人民解放军63768部队,陕西 西安 713800
在进行辐射特性测量时,红外相机积分时间的选取是影响特性测量精度的重要因素。针对该问题,以辐射特性测量实验数据为基础,对同一温度、不同积分时间下的红外图像对比度、信噪比以及辐射特性测量精度进行了分析。结果表明,积分时间通过影响红外图像的对比度和信噪比进而影响了辐射特性测量精度。适当延长红外相机的积分时间,可以增强图像的对比度和信噪比,从而提高辐射特性测量精度。该结果对红外辐射特性测量系统相机积分时间的选取具有指导意义。
辐射特性测量 积分时间 红外焦平面阵列 辐射定标 红外图像 radiation characteristic measurement integration time infrared focal plane array radiometric calibration infrared image
1 91245部队，辽宁 葫芦岛 125000
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致大气热辐射计算的不确定度增大，目标发射起始段的红外辐射特性测量有助于实现目标识别。因此，研究水平大气透过率和热辐射对目标的高精度红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题，首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型，然后推导了水平方向计算大气透过率和热辐射的公式，并对其进行了实验验证。最后将MODTRAN软件计算和实验测量的大气热辐射结果进行了比较。实验结果表明，传统软件的热辐射计算精度为8.65% ，而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明，在水平方向上，这种算法是正确的。通过公式推导和实验验证说明了该方法的合理性，为水平方向大气透过率和热辐射的计算提供了一种新的思路。
辐射特性测量 大气热辐射 大气透过率 面源黑体 辐射定标 radiation characteristics measurement atmospheric thermal radiation atmospheric transmittance surface-source blackbody radiant calibration
1 中国卫星海上测控部, 江苏 江阴 214431
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
船载以及海岸目标的辐射特性测量是目标红外辐射特性测量领域的重要组成部分,采用传统模式修正大气透过率远远满足不了红外辐射特性测量精度的要求。为了最大限度地提高辐射特性测量的精度,提出了基于参考源测量目标辐射特性的方法,并利用口径为600 mm的长波红外辐射特性测量系统,在近海岸进行红外辐射特性测量实验。结果表明:该方法的辐射测量误差可减小到4.31%,优于传统方法的反演精度。
探测器 红外线 红外辐射特性测量 辐射定标 大气透过率 大气衰减 激光与光电子学进展
2019, 56(23): 230401
1 海军驻长春地区航空军事代表室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京 100049
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 m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。
红外成像系统 辐射特性测量 长波 辐射反演 infrared imaging system measurement of radiation characteristics long wave radiation inversion
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了利用大气修正因子修正大气透过率来提高测量目标红外辐射特性精度的方法。建立了目标红外辐射特性测量模型, 给出了基于大气修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将短距离大气透过率实测结果和MODTRAN模拟计算的大气透过率之比定义为基础大气修正因子, 然后依据长距离与短距离的不同数量关系得到增强大气修正因子, 最后利用该因子对MODTRAN计算的长距离大气透过率进行修正并进行目标的辐射反演, 从而获得目标辐射特性。 对中波红外摄像机进行了定标, 利用中波红外摄像机和面源黑体开展了目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明, 利用大气修正因子修正大气透过率的目标辐射测量方法得到的目标辐射特性测量精度在8%左右, 高于传统的利用MODTRAN计算方法得到的20%的测量精度。得到的结果显示本文方法较传统方法较大程度地提高了目标辐射特性测量精度。
大气修正因子 大气透过率 红外摄像机 红外辐射特性测量 测量精度 atmosphere-corrected coefficient atmospheric transmittance infrared camera infrared radiation measurement measurement precision
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
提出了一种实时调整红外相机积分时间的方法。针对成像为点目标且灰度值变化剧烈的情况，为保证红外辐射特性测量的精度，标定了相机在不同积分时间下亮度与成像灰度值的对应关系，确定了红外相机响应关系线性度较好的区域；提出了点目标弥散范围的计算方法，并对红外系统的模拟图像和真实图像进行匹配获得最优化估计的目标位置、尺寸以获取目标的所有灰度值，而后根据亮度与灰度的关系对积分时间进行调整。实验结果证明，可同时调整两个不同红外相机的积分时间以保证灰度值处于理想区间内，调整频率可达25 Hz，满足高速飞行器试验的实时性要求。
红外相机 辐射特性测量 小目标测量 积分时 infrared camera radiation measurement small target measurement integer time
1 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
首先给出了红外辐射特性测量的基本原理, 对于点目标, 由于光学系统的衍射作用, 经过光学系统成像为一个弥散斑, 由于弥散的原因, 点目标的辐射特性测量精度一般都非常低, 针对这种情况, 提出了一种基于辐射能量守恒的点目标辐射特性测量优化算法, 给出了算法的具体原理和实现过程；最后, 为了验证算法的有效性, 在实验室里利用平行光管和点目标模拟装置进行了点目标辐射特性测量实验, 并对试验结果进行了系统分析, 结果表明, 经过优化算法后, 点目标的辐射测量精度优于10%, 表明点目标辐射特性测量优化算法在实际应用中有很广泛的前景.
红外辐射 辐射特性测量 点目标 辐射能量守恒 infrared radiation radiation characteristic measure point target radiation energy conservation
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都610209
2 中国科学院大学,北京100049
3 中国人民解放军63610部队,新疆 库尔勒841001
积分时间调整是扩展红外辐射测量系统动态范围的主要手段，针对再入高速目标因辐射剧烈变化存在积分时间调整影响实时跟踪和图像饱和的问题，提出基于辐射标定的积分时间实时调整方法.该方法通过辐射标定得到不同积分时间的响应度和偏置，利用跟踪器提取的目标和背景信息计算光学入瞳处当前积分时间的目标和背景辐射；再反演计算其他积分时间的目标和背景信息，并以此计算跟踪判据，自动确定最佳积分时间.实验证明，该方法能准确预测满足跟踪要求的最优积分时间，有效减少测量过程中积分时间调整次数，目标连续跟踪正确率达100%.
积分时间 实时调整 辐射标定 动态范围 辐射特性测量系统 integral time real-time adjust radiation calibration dynamic range radiation characteristics measurement system
