基于AOTF的多光谱红外成像系统MRTD测试技术研究

发布时间：2019-09-12 11:14

【摘要】：为了实现红外多光谱成像系统光谱维MRTD测试,获取更多的目标背景信息,提出基于声光可调谐滤波器(AOTF)的多光谱成像系统静态性能测试平台的设计。在(3~5)μm波段范围内,采用设计搭建的静态性能测试平台完成了红外带内波段的细分,并在各个细分波段上分别对空间频率2.546lp/mm、1.273lp/mm、0.849lp/mm和0.632lp/mm的标准靶进行了MRTD测试。实验结果表明,得到的光谱维MRTD测试结果与理论结果一致,验证了测试平台的可靠性和测试方法的可行性。
【图文】：

多光谱图像,多光谱成像,光谱维

冗余或互补的图像信息，实现多个光谱区域的场景感知响应及多通道图像信息的相互补充，极大地提高了目标探测识别的准确性，拓展传统成像技术的功能，是光电探测技术的飞跃［６］。１多光谱成像的“数据立方体（ｄａｔａｃｕｂｅ）”Ｆｉｇ．１Ｄａｔａｃｕｂｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ红外多光谱成像系统是一种典型的多光谱成像系统。它具备了多光谱成像系统的特性，获取的图像不仅具有目标背景的二维空间信息，同时涵盖了光谱维的特性信息，，其数据结构图像是一个三维立方体（如图２所示），每层图像的每个像素点分别与光谱波段、光谱曲线一一对应。此外，每个通道获取的图像数据都是通过相同的方式得到的，其图像数据的类型、格式均一致，因此，在后期图像融合时就避免了图像配准等问题（如图像时序同步、光轴的平行性测量与校准等），为开展图像融合提供了有利条件［７］。图２多光谱图像的基本数据结构Ｆｉｇ．２Ｂａｓｉｃｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅ由此可见，多光谱成像系统的性能由目标背景的光谱特性、辐射特性以及几何特性决定，因此宽波段成像系统的ＭＲＴＤ二维测试曲线已无法全面表征多光谱成像系统的性能。因此本文从传统宽波段热成像系统的ＭＲＴＤ测试入手，通过设计的基于ＡＯＴＦ的多光谱成像系统静态性能测试平台，引入了光谱维的控制，实现了空间频率、波长（光谱维）以及目标背景温差的ＭＲＴＤ测试，为多光谱成像系统的综合评价奠定了基矗２基于ＡＯＴＦ的光谱维ＭＲＴＤ测试２．１传统的ＭＲＴＤ测试对于红外波段光电成像系统，实验室性能度量主要是通过控制靶标的物

测试图,测试图,多光谱成像,红外成像系统

应用光学２０１６，３７（６）张燕，等：基于ＡＯＴＦ的多光谱红外成像系统ＭＲＴＤ测试技术研究分辨温差ＭＲＴＤ（ｆ）［１］。其典型的测量曲线如图４所示［１１］。图３ＭＲＴＤ的标准测试图案Ｆｉｇ．３ＳｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｉｎｇｐｉｃｔｕｒｅｏｆＭＲＴＤ图４典型的ＭＲＴＤ曲线Ｆｉｇ．４ＴｙｐｉｃａｌＭＲＴＤｃｕｒｖｅＭＲＴＤ描述了红外成像系统在噪声环境中分辨四杆靶的能力，其模拟了系统在野外环境中探测识别目标的能力。它是空间频率的函数，其测试结果考虑了噪声及人眼分辨率对观察者的影响，因此，与系统的探测识别能力直接相关［１２－１３］。２．２基于ＡＯＴＦ的光谱维ＭＲＴＤ测试对于宽波段红外成像系统，主要考虑的是某一波段范围内的辐射能量，因此在测试时通常采用不同温度的黑体来等效目标与背景的辐射特性。然而，对于多光谱红外成像系统而言，由于他们可以选择在不同的波段上工作，如果用宽波段中黑体温差等效的方式来描述目标与背景的特性差异，就无法将光谱特性差异对系统的影响纳入考核评价范畴，其结果就缺乏全面性［１４－１５］。因此我们设计了基于ＡＯＴＦ的多光谱成像系统静态性能测试平台。２．２．１测试平台构建红外多光谱成像系统的性能不仅与目标的空间尺寸、目标背景温差有关，还依赖于目标背景的光谱差异，为了完成红外多光谱成像系统性能参数的测试，本文以反映多光谱成像系统光谱分辨率、空间分辨率和灵敏度三者关系的系统性能表征理论模型为依据，设计了基于ＡＯＴＦ的多光谱成像系统静态性能参数测试平台，完成了实验室条件下基于四杆周期靶标光谱维的ＭＲＴＤ测
【作者单位】：中国华阴兵器试验中心制导武器试验鉴定仿真技术重点实验室;中国兵器工业集团江苏北方湖光光电有限公司;
【基金】：部级青年科技基金项目(51302060111)
【分类号】：TN216

【相似文献】