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红外成像系统不易受到干扰
点击次数:588 发布时间:2017-05-18
红外成像系统利用红外光学系统将目标与背景的辐射能会聚到红外探测器的光敏面上,探测器将探测到的红外辐射转化为电信号,再经过后续电路处理,zui终在输出设备上显示目标的热图像。该系统因具有全天候工作,不易受到干扰等优点,而在警戒、侦查与制导等领域得到了广泛的应用。调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)用于衡量系统复现场景的能力,它不包含任何信号强度的信息,是用于红外成像系统设计、分析和评价的主要参数,对于检验系统性能是否接近理论设计目标是十分重要的。红外成像系统中常用的MTF测试方法主要有两种:一种是基于测量不同空间频率的正弦曲线靶和矩形靶响应的直接测量方法;另一种是基于测量靶标的线扩散函数(Line Spread Function,LSF),通过计算其傅里叶变换得到系统MTF的间接测量法。间接测量法主要包括狭缝法和刃边法,狭缝法可以很好地抑制系统噪声,MTF的测试精度高,但是狭缝的制造难度大,测试结果需要依据狭缝的宽度进行修正。对于特定的系统,不恰当的狭缝宽度会对测试结果产生较大的影响。相比于狭缝法,刃边法的测试流程简单、靶标容易加工、通用性较强,因此在医学成像领域的数字化X射线成像系统的性能评价与遥感领域的光学遥感器在轨MTF测试等方面得到了广泛应用。
 
然而,刃边法测得的MTF易受欠采样效应、刃边倾斜角度的测量误差和噪声的影响而不稳定,测量重复性较差,高频处MTF值虚高。针对以上问题,本文在详述了刃边法测试MTF原理的基础上,提出了一种适用于红外成像系统MTF测试的改进倾斜刃边法,提高了红外成像系统刃边倾斜角度的测量精度,同时针对边缘扩散函数(Edge Spread Function,ESF)、LSF分别采用了系统降噪措施。
 
红外成像系统的工作原理是,由光学系统接受被测目标的红外辐射经光谱滤波将红外辐射能量分布图形反映到焦平面上的红外探测器阵列的各光敏元上,探测器将红外辐射能转换成电信号,由探测器偏置与前置放大的输入电路输出所需的放大信号,并注入到读出电路,以便进行多路传输。高密度、多功能的CMOS多路传输器的读出电路能够执行稠密的线阵和面阵红外焦平面阵列的信号积分、传输、处理和扫描输出,并进行A/D转换,以送入微机作视频图像处理。由于被测目标物体各部分的红外辐射的热像分布信号非常弱,缺少可见光图像那种层次和立体感,因而需进行一些图像亮度与对比度的控制、实际校正与伪彩色描绘等处理。经过处理的信号送入到视频信号形成部分进行D/A转换并形成标准的视频信号,zui后通过电视屏或监视器显示被测目标的红外热像图。
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