红外偏振成像进展

作为一种新型光电探测技术,红外偏振成像探测在军事和民用领域展现出的广阔应用前景,受到国内外众多学者和有关部门的高度关注。本文对近几年红外偏振探测理论、红外偏振成像系统、探测系统的应用等方面进行了总结,通过模拟不同材料的红外偏振辐射特性和实际图像分析,对红外偏振成像探测技术的发展动向、存在的问题和解决这些问题的思路给出了系统的综述。分析了当前红外偏振成像技术存在的优缺点,结合生物多波段偏振视觉的研究进展,提出了仿生偏振视觉的概念。通过分析目标辐射偏振特性,给出了影响偏振成像质量的因素,并用实际拍摄图像分析了红外偏振成像的适用领域。     

正交线偏振光成像制导镜头的设计与仿真

根据成像制导系统提高恶劣环境成像能力和识别真假目标能力的发展需求,研究设计正交线偏振光成像制导超透镜镜头。通过分析超透镜的偏振和相位调控原理,基于传输相位和矩形结构通过最小标准差匹配法设计了基于硅和氟化钡材料的中红外正交线偏振光成像超透镜,工作波长为3 μm。利用时域有限差分法对正交线偏振光超透镜进行了仿真,验证偏振成像效果和计算偏振对比度。仿真结果表明,当超透镜数值孔径为0.21时,正交线偏振光聚焦效率分别为80.5%和80.8%,最大偏振对比度为13dB。     

空间碎片偏振光谱成像探测技术研究

随着太空探索活动的逐年增多,人类对空间碎片的探测显得越发重要。文章首先介绍了探测空间碎片的意义及其常规的光电探测方法,并分析了探测空间碎片的主要难点;在此基础上,结合空间碎片的具体特征,提出一种对空间碎片进行探测与识别的新方法,即将成像、光谱、偏振三个光学基本量同时使用,通过多元特征融合等识别技术,实现对空间暗、弱、小碎片的高效探测,并对新方法中的关键技术进行了分解和可行性分析。     

复杂背景下红外点目标探测概率估算

红外成像系统对点目标的探测概率在实际应用中往往受到复杂背景的极大影响,而现有的计算方法并不能适用于复杂背景下的探测概率估算.首先从红外成像系统对点目标的作用距离模型出发,分析了探测概率与信噪比、作用距离的关系,推导出单一背景下红外点目标的探测概率估算方法;然后,利用红外成像系统的亮度-灰度函数,通过背景的红外图像灰度信息计算得到其红外辐射亮度;最后,引入概率统计的思想对单一背景下探测概率的估算方法进行了改进,提出了复杂背景下红外点目标探测概率的估算方法.实验结果表明:该估算方法可以有效评估实际应用中典型复杂背景对红外成像系统的点目标探测概率的影响.      

某飞行器上红外成像装置减振结构设计

某飞行器上红外成像装置在工作过程中要承受强烈的振动和冲击等动载荷环境,为避免动态响应过大会对其内部红外探测器等精密组件造成不可逆的损坏,须对其进行阻尼减振设计。减振器作为飞行器上红外成像设备的重要部件之一,其作用是衰减外界环境传递到产品的振动,从而保证产品性能。通过介绍一种基于Ansys模态分析优化后的成像光学减振结构设计,有效改善了设备的工作环境,试验表明红外成像装置配备减振器的减振效率大于70%。     

某飞行器上红外成像装置减振结构设计

某飞行器上红外成像装置在工作过程中要承受强烈的振动和冲击等动载荷环境,为避免动态响应过大会对其内部红外探测器等精密组件造成不可逆的损坏,须对其进行阻尼减振设计。减振器作为飞行器上红外成像设备的重要部件之一,其作用是衰减外界环境传递到产品的振动,从而保证产品性能。通过介绍一种基于Ansys模态分析优化后的成像光学减振结构设计,有效改善了设备的工作环境,试验表明红外成像装置配备减振器的减振效率大于70%。     

基于中波红外热成像的温度场测量技术研究

随着红外探测技术的不断发展,基于中波红外热成像的测温技术得到了越来越广泛的应用。在研究中波红外成像系统测温原理的基础上,探讨了黑体辐射定标技术,以及环境辐射和定标数据处理方法对测温准确度的影响,提出了一系列的处理方法,实现了一套基于红外成像的温度场测量方案,并有效补偿了环境辐射对测量结果的影响,同时降低了定标数据拟合引起的误差,使测温准确度得到了很好保证。     

美国X射线偏振测量天文台特点分析

1 任务背景 对于黑洞和中子星等天体的周围区域,直接成像是不可能的,但研究发现,从其周围环境发射的X射线的偏振可以揭示这些天体的一些物理细节.基于这样的科学探测需求,人类在X射线天文观测中专门开辟了X射线偏振探测,但由于X射线偏振探测技术不成熟等原因,此前只开展了非常有限的探测, 1975年发射的美国轨道太阳天文台-8...     

嫦娥三号巡视器有效载荷

嫦娥三号巡视器配置了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪四种科学探测有效载荷. 介绍了有效载荷的科学探测任务、系统设计方案和系统组成,描述了各有效载荷的方案设计要点,设计中的主要关注点及主要技术指标等.     

基于光学天线的多光谱窄带热探测器及其应用

在回顾热探测器的工作原理、材料体系和典型应用的基础上,着重介绍了利用光学天线调控热探测器像元的光谱响应、实现多光谱窄带探测的技术路线。首次提出了将基于光学天线的多光谱窄带探测器用于非色散红外光谱法(NDIR)进行多种气体传感的应用场景,以摆脱对窄带滤光片的依赖;针对八种典型的危害性气体(H2S、CH4、CO2、CO、NO、CH2O、NO2、SO2)的特征吸收波长构建了多光谱窄带探测器阵列,并采用NDIR进行了单一气体检测,由实验测得的气体检测下限与商用NDIR气体传感器的检测下限相当;发展了从多个窄带探测器的输出信号组合反推混合气体中各组分浓度的数学模型,并进行了NDIR多组分混合气体实验验证。结合商业案例,分析了超构材料多光谱窄带探测技术在固体、液体、气体等形态的物质成分分析中的实用价值,展望了其在国防军事、工业化工、食品安全及污染检测等领域中的应用前景。     

Infrared array detectors

Arrays of detectors sensitive to infrared radiation will enable astronomical observations to be made with shorter observing times than with discrete detectors and with good relative spatial accuracy. Systems using such arrays are being developed for astronomy in several regions of the electromagnetic spectrum. An example of an infrared system is given here consisting of a 32×32 element bismuth doped silicon charge injection device array that has been used in an astronomical camera.     

碲镉汞红外材料与器件的空间应用

碲镉汞（ＭＣＴ）是一种十分重要的红外半导体材料，近十几年来，由于国防工业和遥感技术发展的需要，碲镉汞红外探测器的独特性能获得了迅速的发展和广泛的应用。简要讨论了碲镉汞红外器件和材料的发展和进展情况；论述了碲镉汞红外器件在空间的应用，主要包括卫星侦察、目标跟踪、地球资源勘探、环境监测和防护、气象预报、宇宙空间观察等；此外还讨论了空间技术发展和遥感技术发展对碲镉汞红外探测器和材料提出的一些新的要求，提出了相应的建议和对策。     

面向综合环境监测的星载SAR技术发展

针对中国微波遥感对地观测在信息维度、反演精度、观测效率和体系架构等方面存在的问题,基于国家重点研发计划“星载新体制SAR综合环境监测技术”的研究内容与成果,探讨了面向综合环境监测的若干未来星载SAR技术发展。在超大幅宽成像方面,提出分段渐变重频时序设计方案和基于最优线性无偏估计的低过采样变重频数据处理算法,实现了跨盲区大幅宽星载SAR成像;在宽幅星载SAR高灵敏度成像方面,提出中频数字波束合成高效星上实时处理架构和加权因子快速生成算法,采用16通道机载飞行试验数据验证,图像信噪比提升约112dB;在多极化星载SAR成像方面,分别提出一种简缩极化分解算法及混合全极化方位模糊抑制方法,在P/L波段机载飞行试验中得到验证;在高精度干涉SAR技术方面,提出基于改进相位补偿方案的层析SAR处理方法,利用P波段全极化层析SAR数据验证,获得优于0.9m的森林高度反演精度;在综合环境监测星座架构设计方面,针对广域地表高程、地表形变、海浪谱能量、洋流速度和生物量应用,完成品质因数达100的高分宽幅SAR卫星方案,其观测效能和观测维度较目前在轨SAR卫星有大幅提升。     

利用偏振图像加权融合及CLAHE算法的水下成像方法

针对传统基于偏振差分原理的水下光学成像方法中目标退偏振特性差异引起的图像中局部反射光损失的问题,本文提出了基于偏振图像加权融合与限制对比度自适应直方图均衡（Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE）算法的水下成像方法。一方面,将原始水下图像分解为偏振光强图像和非偏振光强图像,根据不同退偏振特性目标在两幅图像中的灰度值分布特点,设计相应的权重因子,对两幅图像进行加权融合。从而实现在压缩原始水下图像中散射光的同时,保留更多目标反射光,提升整体目标反射光在融合图像中所占的比例。另一方面,为了进一步提升融合图像的对比度,利用限制对比度自适应直方图均衡算法对融合图像进行处理。该算法能够在提升融合图像对比度的同时,有效避免图像噪声的放大。实验结果表明,相比于传统的偏振差分方法以及独立的直方图均衡化算法,本文提出的算法能够有效提升水下图像的清晰度和对比度。     

基于光子集成回路的干涉成像技术

分块式平面侦察成像系统(Segmented Planar Imaging Detector for Electro optical Reconnaissance, SPIDER)是基于光子集成回路的干涉成像系统,是提高遥感成像分辨率,降低系统加工难度,减少系统体积、质量、功耗的有效手段之一。首先报告了SPIDER研究现状;并对其基本原理与组成进行了研究;建立了基于部分相干光理论的成像模型;研究了基于平衡正交检测的干涉条纹检测方法;分析了成像系统指标体系;最后对SPIDER成像能力进行了仿真验证。结果表明,SPIDER成像系统具有良好的成像效果,在遥感侦察、空间态势感知等领域具有良好应用潜力。     

Astrophysical motivation for X-ray polarimetry

In this paper I will review the motivation for measuring polarization in the X-ray band from astrophysical sources. Emission models designed to reproduce X-ray spectra can be tested using polarization, and polarization detected in other wavelength bands makes clear predictions as to the X-ray polarization. Polarization is a powerful tool to infer geometrical properties of sources which are too small to be spatially resolved. At the same time, there has been recent progress in instrumentation which is likely to allow searches for X-ray polarization at levels significantly below what was possible for early detectors. This paper will review the history of X-ray polarimetry, discuss some experimental techniques and the scientific problems which can be addressed by future experiments.