為保障我國空間資源安全,亟需對空間目標進行精準成像與識別。雖然紅外成像通過獲取目標輻射信息,可解決光照不足條件下目標探測難題,但仍難區(qū)分目標表面材質(zhì),無法滿足對重點空間目標精確識別的迫切需求。將偏振成像技術(shù)與紅外成像技術(shù)相結(jié)合,利用目標紅外偏振信息,輔助判讀目標材質(zhì)屬性、工作狀態(tài)、載荷種類等信息,可為空間目標管理部門提供決策依據(jù),這種方法不僅具有廣闊的應用前景還有重要的實際意義。本文針對在軌衛(wèi)星的天基高精度探測識別需求,提出基于微偏振片的空間目標紅外偏振成像方法,重點研究目標紅外偏振特性模型、紅外偏振光學系統(tǒng)設(shè)計及微偏振片設(shè)計,具體研究內(nèi)容如下:首先,針對現(xiàn)有目標紅外輻射偏振特性模型未考慮實際粗糙表面導致的遮蔽效應問題,本文基于微面元雙向反射分布函數(shù)模型,利用穆勒矩陣構(gòu)建出含有遮蔽函數(shù)的粗糙表面紅外輻射偏振度的斯托克斯解析模型。根據(jù)分時偏振成像和實時偏振成像方式的優(yōu)缺點以及天基系統(tǒng)對實時性的要求,確定采用微偏振片成像方式。然后,針對天基空間目標成像識別需求,設(shè)計了長焦距、大口徑、緊湊型同軸折反式長波紅外偏振望遠成像光學系統(tǒng),系統(tǒng)焦距600mm,視場角1.47°,F數(shù)1.2。設(shè)計結(jié)果表明... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

被動偏振成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

第1章緒論4圖1.2紅外偏振探測系統(tǒng)原理圖1.2.3紅外偏振特性及成像實驗研究現(xiàn)狀(1)國外現(xiàn)狀1990年，美國油漆樣品在復雜背景下的偏振特性進行研究，圖1.3是噴漆金屬板在沙漠背景中的角度圖，當表面不光滑（灰暗、粗糙表面、骯臟表面）時，會看到較小的偏振特征，偏振特征的范圍在理想光滑表面的30-100%之間，2-6K范圍內(nèi)的偏振特征分量對于從正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)圖1.3噴漆金屬板在沙漠背景中的角度圖a)總輻射率7Kb)垂直方向偏振輻射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati電子公司的紅外傳感器在3-5微米的波長范圍內(nèi)成像。。如圖1.4所示。左圓柱體由聚甲醛樹脂制成，右圓柱體由鋼制成（此圓柱體底部有一個“邊緣”）。兩個圓柱體都被加熱到70攝氏度，除了金屬圓柱體最右邊垂直條紋左邊的明亮條紋是由于反射，所有其他部分極化主要是由于熱發(fā)射。還顯示了金屬的部分極化率明顯高于電介質(zhì)的部分極化率[13]。

第1章緒論4圖1.2紅外偏振探測系統(tǒng)原理圖1.2.3紅外偏振特性及成像實驗研究現(xiàn)狀(1)國外現(xiàn)狀1990年，美國油漆樣品在復雜背景下的偏振特性進行研究，圖1.3是噴漆金屬板在沙漠背景中的角度圖，當表面不光滑（灰暗、粗糙表面、骯臟表面）時，會看到較小的偏振特征，偏振特征的范圍在理想光滑表面的30-100%之間，2-6K范圍內(nèi)的偏振特征分量對于從正常角度看60度的表面是典型的[12]。a)b)圖1.3噴漆金屬板在沙漠背景中的角度圖a)總輻射率7Kb)垂直方向偏振輻射度分量2.9K1998年，LawrenceB.Wolff等人利用Cincinnati電子公司的紅外傳感器在3-5微米的波長范圍內(nèi)成像。。如圖1.4所示。左圓柱體由聚甲醛樹脂制成，右圓柱體由鋼制成（此圓柱體底部有一個“邊緣”）。兩個圓柱體都被加熱到70攝氏度，除了金屬圓柱體最右邊垂直條紋左邊的明亮條紋是由于反射，所有其他部分極化主要是由于熱發(fā)射。還顯示了金屬的部分極化率明顯高于電介質(zhì)的部分極化率[13]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]美國陸軍研究實驗室正在研犮軍用熱紅外偏振成像技術(shù)[J]. 岳楨干.  紅外. 2019(04)
[2]長波紅外高光譜偏振特性的偽裝目標識別方法[J]. 徐文斌,陳偉力,李軍偉.  光譜學與光譜分析. 2019(01)
[3]材料表面偏振雙向反射分布函數(shù)模型修正[J]. 汪杰君,王鵬,王方原,葉松,王新強.  光子學報. 2019(01)
[4]用于海面目標探測的中波紅外實時偏振成像系統(tǒng)研究[J]. 韓平麗,劉飛,魏雅喆,邵曉鵬.  紅外與毫米波學報. 2018(06)
[5]基于長波紅外的海面場景偏振特性分析與建模[J]. 張景華,張焱,石志廣.  紅外與毫米波學報. 2018(05)
[6]非制冷中波紅外光學系統(tǒng)精簡無熱化設(shè)計[J]. 陳炳旭,牟達,林鶴,楊旭,高佳旭.  長春理工大學學報(自然科學版). 2018(04)
[7]分孔徑紅外偏振成像儀光學系統(tǒng)設(shè)計[J]. 王琪,梁靜秋,梁中翥,呂金光,王維彪,秦余欣,王洪亮.  中國光學. 2018(01)
[8]采用長波紅外高光譜偏振技術(shù)的目標探測實驗[J]. 徐文斌,陳偉力,李軍偉,王廣平,武敬力.  紅外與激光工程. 2017(05)
[9]飛機材料及其偽裝涂層的熱紅外偏振特性研究[J]. 尋麗娜,薛模根,曾獻芳,王峰,謝琛.  紅外技術(shù). 2016(09)
[10]基于微偏振片陣列的偏振成像技術(shù)研究[J]. 趙永強,張宇辰,劉吾騰,張艷,李琳,潘泉.  紅外與激光工程. 2015(10)

博士論文
[1]長焦距寬光譜紅外雙波段消熱差探測成像光學系統(tǒng)研究[D]. 白瑜.電子科技大學 2017
[2]空間目標紅外偏振特性獲取關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 牛繼勇.中國科學院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[3]金屬光柵和微納結(jié)構(gòu)中等離子體共振特性及機理研究[D]. 劉志敏.中南大學 2014

碩士論文
[1]面向移動端的長波紅外成像系統(tǒng)光學設(shè)計[D]. 張凌志.華中科技大學 2017
[2]基于長波的紅外偏振成像技術(shù)研究[D]. 王曉娟.天津大學 2016
[3]近紅外波段金屬線柵偏振器的設(shè)計與制作[D]. 金秋楓.蘇州大學 2013
[4]空間目標天基紅外探測光學系統(tǒng)研究[D]. 李剛.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2013
[5]長波紅外系統(tǒng)光學設(shè)計[D]. 雷媛萍.長春理工大學 2011



本文編號：3070797