光電成像原理及技

1、 紅外成像技術(shù) 迄今為止國(guó)際上已經(jīng)發(fā)展了三代紅外探測(cè)器和紅外成像技術(shù)。紅外焦平面探測(cè)器的發(fā)展極大豐富了紅外成像技術(shù)的內(nèi)容，包括掃描、凝視、微掃描紅外成像、中波、長(zhǎng)波、短波紅外成像、制冷、非制冷紅外成像等。紅外熱像儀紅外熱像儀 紅外熱像儀一般分為光機(jī)掃描熱像儀和非光機(jī)掃描熱像儀。以光機(jī)掃描紅外熱像儀為例，紅外熱像儀的的原理如下圖所示： 紅外紅外/熱成像儀工作波段的選擇熱成像儀工作波段的選擇1 最多利用紅外輻射能量1 利用大氣紅外透射窗口2 紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜匹配。1）最多利用紅外輻射能量最多利用紅外輻射能量 假設(shè)目標(biāo)為黑體且為一個(gè)熱點(diǎn)時(shí)，紅外熱成像儀的響應(yīng)波長(zhǎng)應(yīng)選擇在目標(biāo)溫度對(duì)應(yīng)的峰值輻射波長(zhǎng)，

2、因?qū)?yīng)該波長(zhǎng)的光譜輻射出射度最大；當(dāng)目標(biāo)為擴(kuò)展源目標(biāo)時(shí)，響應(yīng)波長(zhǎng)宜選擇在目標(biāo)溫度變化產(chǎn)生輻射出射度最大變化量對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。2）大氣紅外透射窗口的利用）大氣紅外透射窗口的利用 在只考慮大氣分子吸收時(shí)，大氣在近紅外（0.781.0m）、短波紅外（1.02.5m）、中波紅外（35m）和長(zhǎng)波紅外（814m）有4 個(gè)大氣紅外“透射窗口”。一般來說，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，透射能力越好。3）紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜匹配）紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜匹配 熱成像儀使用的紅外探測(cè)器的響應(yīng)光譜只要與中波和長(zhǎng)波紅外大氣窗口匹配即可，滿足該要求的有碲鎘汞、銻化銦、硒化鉛、硫化鉛、鍺摻金汞、硅摻鎵、測(cè)輻射熱計(jì)、熱釋電探測(cè)器等。碲鎘汞、銻化銦紅外探測(cè)

3、器制冷至液氮溫度時(shí)性能可達(dá)到背景限，因此成為制冷型熱成像儀使用的主流探測(cè)器。測(cè)輻射熱計(jì)和熱釋電探測(cè)器在室溫下具有良好的性能且穩(wěn)定性好，是非制冷熱成像儀使用的主流探測(cè)器。5 種掃描成像模式種掃描成像模式 常用的成像模式有串掃、并掃、串-并掃（包括光機(jī)串掃-電子并掃）、凝視（電子掃描）、微掃描（光學(xué)機(jī)械-電子掃描）等5種。在實(shí)際工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)并掃或串-并掃型熱成像儀的技術(shù)條件和基礎(chǔ)有較大差別。 光電子和微電子技術(shù)基礎(chǔ)較差時(shí)，采用串掃成像或串-并掃成像模式方案的技術(shù)門檻較低。當(dāng)串-并掃成像模式發(fā)展成電子學(xué)串掃和光學(xué)機(jī)械并掃相結(jié)合的成像時(shí)，就成為第二代TDI 紅外焦平面探測(cè)器。國(guó)外第二代紅外成像技術(shù)

4、的特點(diǎn)國(guó)外第二代紅外成像技術(shù)的特點(diǎn)1）搜搜索、觀瞄、火控系統(tǒng)應(yīng)用的熱成像儀以掃索、觀瞄、火控系統(tǒng)應(yīng)用的熱成像儀以掃描型為描型為主主。2）碲碲鎘汞技術(shù)仍是主流的探測(cè)器技鎘汞技術(shù)仍是主流的探測(cè)器技術(shù)術(shù)。3）紅紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)以凝視型為主外成像制導(dǎo)系統(tǒng)以凝視型為主國(guó)國(guó)內(nèi)紅外成像技術(shù)的特點(diǎn)內(nèi)紅外成像技術(shù)的特點(diǎn) 在民用領(lǐng)域，紅外成像系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于消防、電力、建筑、安防等領(lǐng)域。我國(guó)紅外熱像儀在這些行業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段，發(fā)展空間巨大。 目前，我國(guó)民用紅外熱像儀的供應(yīng)商不多，具有較強(qiáng)的獨(dú)立研發(fā)實(shí)力(包括系統(tǒng)電路與圖像處理算法并能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)等)與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)民用生產(chǎn)企業(yè)有若干家。需要繼續(xù)發(fā)展企業(yè)的研發(fā)實(shí)力提高品牌影響力。 現(xiàn)階段，我國(guó)紅外成像系統(tǒng)及圖像處理技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展的黃金階段。雖然我們與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)存在著差距，這是挑戰(zhàn)，也無疑是孕育創(chuàng)新研究成果的強(qiáng)大動(dòng)力。 廣闊的市場(chǎng)需求將進(jìn)一步推動(dòng)新概念探測(cè)器的研制、高性能圖像處理功能與實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；跨學(xué)科方向的交叉發(fā)展也將開