基于微偏振的天基空间目标红外成像光学系统设计
发布时间：2021-03-08 09:07
为保障我国空间资源安全,亟需对空间目标进行精准成像与识别。虽然红外成像通过获取目标辐射信息,可解决光照不足条件下目标探测难题,但仍难区分目标表面材质,无法满足对重点空间目标精确识别的迫切需求。将偏振成像技术与红外成像技术相结合,利用目标红外偏振信息,辅助判读目标材质属性、工作状态、载荷种类等信息,可为空间目标管理部门提供决策依据,这种方法不仅具有广阔的应用前景还有重要的实际意义。本文针对在轨卫星的天基高精度探测识别需求,提出基于微偏振片的空间目标红外偏振成像方法,重点研究目标红外偏振特性模型、红外偏振光学系统设计及微偏振片设计,具体研究内容如下:首先,针对现有目标红外辐射偏振特性模型未考虑实际粗糙表面导致的遮蔽效应问题,本文基于微面元双向反射分布函数模型,利用穆勒矩阵构建出含有遮蔽函数的粗糙表面红外辐射偏振度的斯托克斯解析模型。根据分时偏振成像和实时偏振成像方式的优缺点以及天基系统对实时性的要求,确定采用微偏振片成像方式。然后,针对天基空间目标成像识别需求,设计了长焦距、大口径、紧凑型同轴折反式长波红外偏振望远成像光学系统,系统焦距600mm,视场角1.47°,F数1.2。设计结果表明...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
被动偏振成像系统结构图
第1章绪论4图1.2红外偏振探测系统原理图1.2.3红外偏振特性及成像实验研究现状(1)国外现状1990年，美国油漆样品在复杂背景下的偏振特性进行研究，图1.3是喷漆金属板在沙漠背景中的角度图，当表面不光滑（灰暗、粗糙表面、肮脏表面）时，会看到较小的偏振特征，偏振特征的范围在理想光滑表面的30-100%之间，2-6K范围内的偏振特征分量对于从正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)图1.3喷漆金属板在沙漠背景中的角度图a)总辐射率7Kb)垂直方向偏振辐射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati电子公司的红外传感器在3-5微米的波长范围内成像。。如图1.4所示。左圆柱体由聚甲醛树脂制成，右圆柱体由钢制成（此圆柱体底部有一个“边缘”）。两个圆柱体都被加热到70摄氏度，除了金属圆柱体最右边垂直条纹左边的明亮条纹是由于反射，所有其他部分极化主要是由于热发射。还显示了金属的部分极化率明显高于电介质的部分极化率[13]。
第1章绪论4图1.2红外偏振探测系统原理图1.2.3红外偏振特性及成像实验研究现状(1)国外现状1990年，美国油漆样品在复杂背景下的偏振特性进行研究，图1.3是喷漆金属板在沙漠背景中的角度图，当表面不光滑（灰暗、粗糙表面、肮脏表面）时，会看到较小的偏振特征，偏振特征的范围在理想光滑表面的30-100%之间，2-6K范围内的偏振特征分量对于从正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)图1.3喷漆金属板在沙漠背景中的角度图a)总辐射率7Kb)垂直方向偏振辐射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati电子公司的红外传感器在3-5微米的波长范围内成像。。如图1.4所示。左圆柱体由聚甲醛树脂制成，右圆柱体由钢制成（此圆柱体底部有一个“边缘”）。两个圆柱体都被加热到70摄氏度，除了金属圆柱体最右边垂直条纹左边的明亮条纹是由于反射，所有其他部分极化主要是由于热发射。还显示了金属的部分极化率明显高于电介质的部分极化率[13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国陆军研究实验室正在研犮军用热红外偏振成像技术[J]. 岳桢干. 红外. 2019(04)
[2]长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法[J]. 徐文斌,陈伟力,李军伟. 光谱学与光谱分析. 2019(01)
[3]材料表面偏振双向反射分布函数模型修正[J]. 汪杰君,王鹏,王方原,叶松,王新强. 光子学报. 2019(01)
[4]用于海面目标探测的中波红外实时偏振成像系统研究[J]. 韩平丽,刘飞,魏雅喆,邵晓鹏. 红外与毫米波学报. 2018(06)
[5]基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模[J]. 张景华,张焱,石志广. 红外与毫米波学报. 2018(05)
[6]非制冷中波红外光学系统精简无热化设计[J]. 陈炳旭,牟达,林鹤,杨旭,高佳旭. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 王琪,梁静秋,梁中翥,吕金光,王维彪,秦余欣,王洪亮. 中国光学. 2018(01)
[8]采用长波红外高光谱偏振技术的目标探测实验[J]. 徐文斌,陈伟力,李军伟,王广平,武敬力. 红外与激光工程. 2017(05)
[9]飞机材料及其伪装涂层的热红外偏振特性研究[J]. 寻丽娜,薛模根,曾献芳,王峰,谢琛. 红外技术. 2016(09)
[10]基于微偏振片阵列的偏振成像技术研究[J]. 赵永强,张宇辰,刘吾腾,张艳,李琳,潘泉. 红外与激光工程. 2015(10)
博士论文
[1]长焦距宽光谱红外双波段消热差探测成像光学系统研究[D]. 白瑜.电子科技大学 2017
[2]空间目标红外偏振特性获取关键技术研究[D]. 牛继勇.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]金属光栅和微纳结构中等离子体共振特性及机理研究[D]. 刘志敏.中南大学 2014
硕士论文
[1]面向移动端的长波红外成像系统光学设计[D]. 张凌志.华中科技大学 2017
[2]基于长波的红外偏振成像技术研究[D]. 王晓娟.天津大学 2016
[3]近红外波段金属线栅偏振器的设计与制作[D]. 金秋枫.苏州大学 2013
[4]空间目标天基红外探测光学系统研究[D]. 李刚.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[5]长波红外系统光学设计[D]. 雷媛萍.长春理工大学 2011
本文编号：3070797
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
被动偏振成像系统结构图
第1章绪论4图1.2红外偏振探测系统原理图1.2.3红外偏振特性及成像实验研究现状(1)国外现状1990年，美国油漆样品在复杂背景下的偏振特性进行研究，图1.3是喷漆金属板在沙漠背景中的角度图，当表面不光滑（灰暗、粗糙表面、肮脏表面）时，会看到较小的偏振特征，偏振特征的范围在理想光滑表面的30-100%之间，2-6K范围内的偏振特征分量对于从正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)图1.3喷漆金属板在沙漠背景中的角度图a)总辐射率7Kb)垂直方向偏振辐射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati电子公司的红外传感器在3-5微米的波长范围内成像。。如图1.4所示。左圆柱体由聚甲醛树脂制成，右圆柱体由钢制成（此圆柱体底部有一个“边缘”）。两个圆柱体都被加热到70摄氏度，除了金属圆柱体最右边垂直条纹左边的明亮条纹是由于反射，所有其他部分极化主要是由于热发射。还显示了金属的部分极化率明显高于电介质的部分极化率[13]。
第1章绪论4图1.2红外偏振探测系统原理图1.2.3红外偏振特性及成像实验研究现状(1)国外现状1990年，美国油漆样品在复杂背景下的偏振特性进行研究，图1.3是喷漆金属板在沙漠背景中的角度图，当表面不光滑（灰暗、粗糙表面、肮脏表面）时，会看到较小的偏振特征，偏振特征的范围在理想光滑表面的30-100%之间，2-6K范围内的偏振特征分量对于从正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)图1.3喷漆金属板在沙漠背景中的角度图a)总辐射率7Kb)垂直方向偏振辐射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati电子公司的红外传感器在3-5微米的波长范围内成像。。如图1.4所示。左圆柱体由聚甲醛树脂制成，右圆柱体由钢制成（此圆柱体底部有一个“边缘”）。两个圆柱体都被加热到70摄氏度，除了金属圆柱体最右边垂直条纹左边的明亮条纹是由于反射，所有其他部分极化主要是由于热发射。还显示了金属的部分极化率明显高于电介质的部分极化率[13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国陆军研究实验室正在研犮军用热红外偏振成像技术[J]. 岳桢干. 红外. 2019(04)
[2]长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法[J]. 徐文斌,陈伟力,李军伟. 光谱学与光谱分析. 2019(01)
[3]材料表面偏振双向反射分布函数模型修正[J]. 汪杰君,王鹏,王方原,叶松,王新强. 光子学报. 2019(01)
[4]用于海面目标探测的中波红外实时偏振成像系统研究[J]. 韩平丽,刘飞,魏雅喆,邵晓鹏. 红外与毫米波学报. 2018(06)
[5]基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模[J]. 张景华,张焱,石志广. 红外与毫米波学报. 2018(05)
[6]非制冷中波红外光学系统精简无热化设计[J]. 陈炳旭,牟达,林鹤,杨旭,高佳旭. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]分孔径红外偏振成像仪光学系统设计[J]. 王琪,梁静秋,梁中翥,吕金光,王维彪,秦余欣,王洪亮. 中国光学. 2018(01)
[8]采用长波红外高光谱偏振技术的目标探测实验[J]. 徐文斌,陈伟力,李军伟,王广平,武敬力. 红外与激光工程. 2017(05)
[9]飞机材料及其伪装涂层的热红外偏振特性研究[J]. 寻丽娜,薛模根,曾献芳,王峰,谢琛. 红外技术. 2016(09)
[10]基于微偏振片阵列的偏振成像技术研究[J]. 赵永强,张宇辰,刘吾腾,张艳,李琳,潘泉. 红外与激光工程. 2015(10)
博士论文
[1]长焦距宽光谱红外双波段消热差探测成像光学系统研究[D]. 白瑜.电子科技大学 2017
[2]空间目标红外偏振特性获取关键技术研究[D]. 牛继勇.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]金属光栅和微纳结构中等离子体共振特性及机理研究[D]. 刘志敏.中南大学 2014
硕士论文
[1]面向移动端的长波红外成像系统光学设计[D]. 张凌志.华中科技大学 2017
[2]基于长波的红外偏振成像技术研究[D]. 王晓娟.天津大学 2016
[3]近红外波段金属线栅偏振器的设计与制作[D]. 金秋枫.苏州大学 2013
[4]空间目标天基红外探测光学系统研究[D]. 李刚.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[5]长波红外系统光学设计[D]. 雷媛萍.长春理工大学 2011
本文编号：3070797
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