先进的红外成像技术

休斯公司导弹系统部目前演示了据说是世界上第一种高密度凝视长波红外焦平面阵列(FPA)所产生的图像.FPA技术主要同“星球大战”应用有关.FPA将作为主成像传感器,用于未来的动能武器系统,另外它还有战术用途.混合式FPA基片(约1/3英寸~2)是用电/光器件制成,它能产生实     

太赫兹焦平面阵列芯片技术

太赫兹焦平面阵列成像具有成像帧率高、凝视前视、实孔径成像的优点，是太赫兹成像技术中最具有可持续发展价值的技术途径之一。太赫兹焦平面阵列是太赫兹焦平面成像系统中的核心组件，其性能直接影响太赫兹焦平面阵列成像系统的灵敏度和分辨率。首先，介绍了太赫兹焦平面阵列的基本概念，包括系统工作原理、典型架构以及像素级太赫兹探测器；然后，分别介绍了检波式太赫兹焦平面阵列和混频式太赫兹焦平面阵列的发展现状；最后，总结了太赫兹焦平面阵列的关键技术和发展趋势。     

红外焦平面阵列非均匀校正算法的研究

为解决固定图案噪声污染的红外焦平面图像序列的非均匀校正问题 ,文中采用时域高通滤波算法完成固定图案噪声污染图像的预处理 ,给出固定图案噪声初值 ,并结合传统的红外焦平面迭代非均匀校正算法 ,有效地解决了较高强度固定图案噪声污染图像的非均匀校正问题。与采用黑体基准获取固定图案噪声初值的方法相比 ,该算法降低了成像系统的机械复杂性 ,提高了算法的应用范围。文中最后用红外图像序列进行了验证     

太赫兹焦平面阵列成像技术综述

太赫兹焦平面阵列成像技术是指以太赫兹波为载波或信息来源,以焦平面阵列为主体架构,兼具全天时全天候、凝视前视、高分辨率、实时视频成像等优点的先进探测感知技术,是太赫兹技术领域重要研究方向。首先回顾了太赫兹探测感知技术的发展历程与现状,重点介绍了几类典型太赫兹探测感知系统。然后,重点聚焦太赫兹焦平面阵列成像技术,分别介绍了太赫兹低频段(1 THz)和太赫兹高频段(1 THz)焦平面阵列国内外现状。最后,对像素级太赫兹探测器的一般性概念和发展趋势进行了总结和展望。     

提高红外成像空间分辨率的方法探讨

由于红外焦平面器件的像元尺寸和光学系统衍射效应的影响 ,红外成像系统的空间分辨率大大低于可见光成像系统。本文介绍了目前几种主要的提高红外成像空间分辨率的可能方法 :微扫描技术、光瞳滤波器及基于解析延拓理论的超分辨率图像重构技术 ,并对这些方法在工程实际中的应用作了评述。     

提高红外成像空间分辨率的方法探讨

由于红外焦平面器件的像元尺寸和光学系统衍射效应的影响，红外成像系统的空间分辨率大大低于可见光成像系统。本文介绍了目前几种主要的提高红外成像空间分辨率的可能方法：微扫描技术、光瞳滤波器及基于解析延拓理论的超分辨率图像重构技术，并对这些方法在工程实际中的应用作了评述。     

红外焦平面阵探测器及红外成像技术综述

综述了红外焦平面阵探测器，包括致冷和非致冷的焦平面阵探测器以及量进焦平面阵探测器的民同状及其在红外成像系系统的应用。     

双极性压缩观测光谱成像技术研究

压缩传感突破了 Nyquist-Shannon 采样定理的限制,从随机观测的少量测量值中即可高精度地获取图像,给成像设备的设计带来了巨大变革。压缩传感理论证明可以通过重构恢复获得比焦平面阵列分辨率更高的场景图像。尽管在理论上存在巨大优越性,压缩传感成像系统的物理实现需要考虑一些实际问题。文章围绕压缩传感成像设备进行了研究,提出了一种物理可实现的压缩成像方法,该方法利用双通道观测架构实现压缩成像中的双极性观测,解决了压缩成像理论与实际物理约束不一致的问题。采用多路技术和多膜技术实现大视场观测与多次视场观测,该方法可以单次曝光获取充足的观测值来高精度重构原图像。压缩光谱成像数值仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

红外成像技术在精确制导及人记真应用中的最新发展

叙述了红外焦平面阵列的发展情况，导弹半实物仿真技术的最近发展，弹道导弱是防护计划中拦截器的半实物仿真。红外成像制导半实物仿真技术等专题的技术近况。     

基于InGaAs器件的空间高速捕跟探测组件设计与实现

提出一种基于InGaAs焦平面器件的空间高速捕跟成像组件设计方法,阐述了系统工作原理及主要模块实现方式,分析了测试方法和验证结果.方案以InGaAs焦平面器件为核心,采用主控FPGA控制工作模式及交互通信、4路图像信号经前置单端电流驱动以及差分功率放大和AD转换后输入主控FPGA进行图像信号处理输出.针对空间环境特点,通过器件选用、电路优化、抗单粒子设计等防护措施进行了系统加固.基于刷新重构FP-GA设计了具备灵活在轨图像校正补偿、系统优化重构,主控FPGA程序定时刷新的功能模块.实现产品具有全幅高帧频6 kfps输出、-85 dBm像元灵敏度、69 dB宽动态范围的性能,具备低延迟高帧频快速图像处理的特性,可满足空间多轨道激光通信捕获跟踪及短波红外遥感成像需求.     

PtSi肖特基势垒IRCCD焦面阵列的设计和性能

该文介绍高性能PtSi肖特基势垒探测器64×128元红外CCD焦面阵列。掩埋沟道CCD成像器具有一个行间传输机构,它有22％的有效探测面积和120×60μm的像元尺寸。高性能薄型铂硅探测器的截止波长约6.0μm,而在3.0～4.5μm的光谱段有4.0～1.0％的量子效率。根据过程参数和工作电压,这些红外探测器在77K测得的暗电流密度为5到60nA/cm~2。在一个电视兼容的红外相机里,高质量的热图像通过64×128元PtSi肖特基势垒红外CCD焦面阵列得到。红外CCD照相机在没有垂直隔行扫描的情况下,以60帧每秒工作。     

卫星运动对压缩编码孔径光谱成像的影响

用于遥感光谱成像的光谱成像仪普遍存在信息获取慢、光子收集效率低、信噪比低或焦平面阵列大等问题,另外数据立方体庞大的数据量给数据传输造成了极大压力。为了从根本上解决这些问题,文章提出将压缩编码孔径应用于遥感光谱成像中,即压缩编码孔径遥感光谱成像。文章对卫星平台的俯仰、侧滚和偏航运动进行建模,然后利用此模型对成像过程进行仿真和重建,提高了成像品质。由于运动模型以及压缩编码孔径成像技术的引入,使得遥感光谱图像的压缩在成像过程中完成,从而大大提高了传统焦平面阵列的利用率,减小了数据传输的压力,减小了成像光谱仪的体积、质量与成本。     

百万像素中波红外焦平面组件研制

中波红外焦平面组件是"高分四号"卫星凝视相机红外成像通道的核心器件。为满足航天型号应用要求,华北光电技术研究所项目团队立足国内技术基础,采用主流的红外焦平面组件技术路线,突破了高均匀性中波红外材料制备、百万像素中波探测器芯片加工、超大规模读出电路设计、高密度铟柱阵列倒装互连、大冷头尺寸微型杜瓦封装等关键技术,研制了像元数为1 024×1 024的百万像素大面阵中波红外焦平面组件,对大面阵中波红外焦平面组件的像元响应一致性、航天环境适应性、可靠性等进行了优化设计,并进行了地面测试和试验验证。中波红外焦平面组件的噪声等效温差达到21.4m K、有效像元率优于99%,经过高温70℃条件下1 500h长期存储和12 000次开关机温度冲击等试验后性能稳定。测试和试验结果表明:像元数为1 024×1 024中波红外焦平面组件产品的性能、环境适应性和可靠性满足技术要求。     

宽波段动态红外场景生成技术

针对红外成像制导半实物仿真系统对宽波段、大阵列规模的动态红外场景生成技术的需求,提出了基于微机电系统工艺制作的红外图像转换芯片的动态红外场景生成技术。采用微电机系统(MEMS)工艺实验制备了像元尺寸35μm×35μm、阵列规模大于1 024×1 024、直径为7.62 cm的柔性自悬浮式转换芯片,并研究了转换芯片的时间特性和光谱特性。实验结果表明:转换芯片光谱为黑体谱,覆盖3～5μm和8～12μm。转换芯片的时间常数随衬底厚度和制冷温度的降低而变小,帧频为100 Hz。该技术具有波段范围宽、阵列规模大的优势,可以将其作为红外场景模拟器应用于半实物仿真系统中。     

中分辨率成像光谱仪焦平面设计方案设想

文中就中分辨率成像光谱仪的焦平面设计进行了分析,根据中分辨率成像光谱仪的谱段配置、微型组合滤光片研制难度、辐照分辨率、空间分辨率等具体情况,提出了详细的焦平面设想:在可见光波段焦平面(VIS FPA)采用镶嵌蓝光增强PIN二极管列阵,近红外焦平面(NIR FPA)采用红外增强PIN二极管列阵,读出采用CMOS多路读出及源跟随器输出结构,以相关双取样电路消除背景噪声、复位噪声和热噪声,每列探测器对应一路前置放大器;短波红外焦平面(SWIR FPA),探测器采用光伏HgCdTe器件,采用直接注入多路读出电路;长波红外焦平面(LWIR FPA),探测器采用光导HgCdTe器件,读出电路为与光敏元一一对应的前置放大器,主放大器,然后以模拟开关变为串行输出,文中还就各FPA的信噪比、量子效率、串音等进行了分析,提出了各焦平面的最佳工作温度、响应率和一致性等要求。     

美国正在研究高分辨率声成像系统

美国洛克希德·马丁红外成像系统公司正在研究设计一种可广泛用于军事、医疗等领域的高分辨率的声成像系统。该系统将是一种带有声透镜的紧凑型电供能手持装置,可提供实时三维图像。其成像原理与其它成像系统相似,都是利用从某一物体或区域反射能量形成图像。不同的是它利用声波作为能源。高频声波由成像列阵或由系统所携带的独立声源发射,反     

国内外红外制导武器系统半实物仿真技术评述

本文评述了国外第一、二代追踪热点目标红外制导导弹半实物仿真的技术水平及发展趋势,介绍了美国陆军高级仿真中心的红外仿真系统等红外仿真设备;论述了国外第三代红外成像制导导弹半实物仿真的技术水平及发展趋势,介绍了电阻元阵列、薄膜式可见光/红外图像变换、激光扫描VO_2薄膜调制、液晶调制等较有前途的红外图像生成技术;此外,还介绍了我国红外制导导弹半实物仿真技术的发展概况。     

编码成像技术在红外制导中的应用

成像制导是红外制导系统的发展方向,只有成像才能真正区分多目标及抗红外诱饵的干扰.在小型导弹上由于体积的限制,不可能采用复杂的成像系统.介绍一种采用单元探测器的编码成像系统,并讨论在单通道旋转型导弹上编码调制盘的设计方法.还提出一个采用测量相邻两个像素光强差的设想,该方法可以在不增加计算量的前提下,使图像分辨率提高一倍.最后还具体介绍相关滤波器的设计与测试.     

傅里叶变换成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正

根据一般成像系统CCD像元响应非均匀性校正的原理与算法,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD像元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题,它对今后该方面的科研和技术工作具有积极的指导意义。     

红外图像探测器噪声的数值模拟方法

红外成像制导导引头上的成像器采用多元红外探测器 ,其噪声包括单个光电探测器的噪声 (例如 ,热噪声、1 /f噪声等 )和由于多元探测器之间的不均匀造成的固定图像噪声。图像噪声仿真的方法是 ,将图像划分为与探测器元一一对应的小区域 ,在显示屏幕上随机改变各个小区域的灰度等级。介绍一种随机灰度数列的生成方法 ,该随机灰度数列的概率分布规律符合红外探测器噪声的统计分布规律。这种方法主要用于模拟红外制导系统性能时给计算机生成的“目标 /背景红外图像”注入探测器噪声。