【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)紅外多光譜成像系統(tǒng)光譜維MRTD測(cè)試,獲取更多的目標(biāo)背景信息,提出基于聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在(3~5)μm波段范圍內(nèi),采用設(shè)計(jì)搭建的靜態(tài)性能測(cè)試平臺(tái)完成了紅外帶內(nèi)波段的細(xì)分,并在各個(gè)細(xì)分波段上分別對(duì)空間頻率2.546lp/mm、1.273lp/mm、0.849lp/mm和0.632lp/mm的標(biāo)準(zhǔn)靶進(jìn)行了MRTD測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,得到的光譜維MRTD測(cè)試結(jié)果與理論結(jié)果一致,驗(yàn)證了測(cè)試平臺(tái)的可靠性和測(cè)試方法的可行性。
【圖文】：

冗余或互補(bǔ)的圖像信息，實(shí)現(xiàn)多個(gè)光譜區(qū)域的場(chǎng)景感知響應(yīng)及多通道圖像信息的相互補(bǔ)充，極大地提高了目標(biāo)探測(cè)識(shí)別的準(zhǔn)確性，拓展傳統(tǒng)成像技術(shù)的功能，是光電探測(cè)技術(shù)的飛躍［６］。１多光譜成像的“數(shù)據(jù)立方體（ｄａｔａｃｕｂｅ）”Ｆｉｇ．１Ｄａｔａｃｕｂｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ紅外多光譜成像系統(tǒng)是一種典型的多光譜成像系統(tǒng)。它具備了多光譜成像系統(tǒng)的特性，獲取的圖像不僅具有目標(biāo)背景的二維空間信息，同時(shí)涵蓋了光譜維的特性信息，，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖像是一個(gè)三維立方體（如圖２所示），每層圖像的每個(gè)像素點(diǎn)分別與光譜波段、光譜曲線一一對(duì)應(yīng)。此外，每個(gè)通道獲取的圖像數(shù)據(jù)都是通過(guò)相同的方式得到的，其圖像數(shù)據(jù)的類型、格式均一致，因此，在后期圖像融合時(shí)就避免了圖像配準(zhǔn)等問(wèn)題（如圖像時(shí)序同步、光軸的平行性測(cè)量與校準(zhǔn)等），為開展圖像融合提供了有利條件［７］。圖２多光譜圖像的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｂａｓｉｃｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅ由此可見，多光譜成像系統(tǒng)的性能由目標(biāo)背景的光譜特性、輻射特性以及幾何特性決定，因此寬波段成像系統(tǒng)的ＭＲＴＤ二維測(cè)試曲線已無(wú)法全面表征多光譜成像系統(tǒng)的性能。因此本文從傳統(tǒng)寬波段熱成像系統(tǒng)的ＭＲＴＤ測(cè)試入手，通過(guò)設(shè)計(jì)的基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能測(cè)試平臺(tái)，引入了光譜維的控制，實(shí)現(xiàn)了空間頻率、波長(zhǎng)（光譜維）以及目標(biāo)背景溫差的ＭＲＴＤ測(cè)試，為多光譜成像系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)奠定了基矗２基于ＡＯＴＦ的光譜維ＭＲＴＤ測(cè)試２．１傳統(tǒng)的ＭＲＴＤ測(cè)試對(duì)于紅外波段光電成像系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室性能度量主要是通過(guò)控制靶標(biāo)的物

應(yīng)用光學(xué)２０１６，３７（６）張燕，等：基于ＡＯＴＦ的多光譜紅外成像系統(tǒng)ＭＲＴＤ測(cè)試技術(shù)研究分辨溫差ＭＲＴＤ（ｆ）［１］。其典型的測(cè)量曲線如圖４所示［１１］。圖３ＭＲＴＤ的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖案Ｆｉｇ．３ＳｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｉｎｇｐｉｃｔｕｒｅｏｆＭＲＴＤ圖４典型的ＭＲＴＤ曲線Ｆｉｇ．４ＴｙｐｉｃａｌＭＲＴＤｃｕｒｖｅＭＲＴＤ描述了紅外成像系統(tǒng)在噪聲環(huán)境中分辨四桿靶的能力，其模擬了系統(tǒng)在野外環(huán)境中探測(cè)識(shí)別目標(biāo)的能力。它是空間頻率的函數(shù)，其測(cè)試結(jié)果考慮了噪聲及人眼分辨率對(duì)觀察者的影響，因此，與系統(tǒng)的探測(cè)識(shí)別能力直接相關(guān)［１２－１３］。２．２基于ＡＯＴＦ的光譜維ＭＲＴＤ測(cè)試對(duì)于寬波段紅外成像系統(tǒng)，主要考慮的是某一波段范圍內(nèi)的輻射能量，因此在測(cè)試時(shí)通常采用不同溫度的黑體來(lái)等效目標(biāo)與背景的輻射特性。然而，對(duì)于多光譜紅外成像系統(tǒng)而言，由于他們可以選擇在不同的波段上工作，如果用寬波段中黑體溫差等效的方式來(lái)描述目標(biāo)與背景的特性差異，就無(wú)法將光譜特性差異對(duì)系統(tǒng)的影響納入考核評(píng)價(jià)范疇，其結(jié)果就缺乏全面性［１４－１５］。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能測(cè)試平臺(tái)。２．２．１測(cè)試平臺(tái)構(gòu)建紅外多光譜成像系統(tǒng)的性能不僅與目標(biāo)的空間尺寸、目標(biāo)背景溫差有關(guān)，還依賴于目標(biāo)背景的光譜差異，為了完成紅外多光譜成像系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)試，本文以反映多光譜成像系統(tǒng)光譜分辨率、空間分辨率和靈敏度三者關(guān)系的系統(tǒng)性能表征理論模型為依據(jù)，設(shè)計(jì)了基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能參數(shù)測(cè)試平臺(tái)，完成了實(shí)驗(yàn)室條件下基于四桿周期靶標(biāo)光譜維的ＭＲＴＤ測(cè)
【作者單位】： 中國(guó)華陰兵器試驗(yàn)中心制導(dǎo)武器試驗(yàn)鑒定仿真技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)江蘇北方湖光光電有限公司;
【基金】：部級(jí)青年科技基金項(xiàng)目(51302060111)
【分類號(hào)】：TN216

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本文編號(hào)：2535089