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紅外成像系統(tǒng)不易受到干擾
點(diǎn)擊次數(shù)：1872 更新時(shí)間：2017-05-18
紅外成像系統(tǒng)利用紅外光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)與背景的輻射能會(huì)聚到紅外探測(cè)器的光敏面上，探測(cè)器將探測(cè)到的紅外輻射轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)后續(xù)電路處理，zui終在輸出設(shè)備上顯示目標(biāo)的熱圖像。該系統(tǒng)因具有全天候工作，不易受到干擾等優(yōu)點(diǎn)，而在警戒、與等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。調(diào)制傳遞函數(shù)(Modulation Transfer Function,MTF)用于衡量系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)場(chǎng)景的能力，它不包含任何信號(hào)強(qiáng)度的信息，是用于紅外成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)的主要參數(shù)，對(duì)于檢驗(yàn)系統(tǒng)性能是否接近理論設(shè)計(jì)目標(biāo)是十分重要的。紅外成像系統(tǒng)中常用的MTF測(cè)試方法主要有兩種：一種是基于測(cè)量不同空間頻率的正弦曲線靶和矩形靶響應(yīng)的直接測(cè)量方法；另一種是基于測(cè)量靶標(biāo)的線擴(kuò)散函數(shù)(Line Spread Function,LSF)，通過(guò)計(jì)算其傅里葉變換得到系統(tǒng)MTF的間接測(cè)量法。間接測(cè)量法主要包括狹縫法和刃邊法，狹縫法可以很好地抑制系統(tǒng)噪聲，MTF的測(cè)試精度高，但是狹縫的制造難度大，測(cè)試結(jié)果需要依據(jù)狹縫的寬度進(jìn)行修正。對(duì)于特定的系統(tǒng)，不恰當(dāng)?shù)莫M縫寬度會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。相比于狹縫法，刃邊法的測(cè)試流程簡(jiǎn)單、靶標(biāo)容易加工、通用性較強(qiáng)，因此在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的數(shù)字化X射線成像系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)與遙感領(lǐng)域的光學(xué)遙感器在軌MTF測(cè)試等方面得到了廣泛應(yīng)用。
然而，刃邊法測(cè)得的MTF易受欠采樣效應(yīng)、刃邊傾斜角度的測(cè)量誤差和噪聲的影響而不穩(wěn)定，測(cè)量重復(fù)性較差，高頻處MTF值虛高。針對(duì)以上問(wèn)題，本文在詳述了刃邊法測(cè)試MTF原理的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于紅外成像系統(tǒng)MTF測(cè)試的改進(jìn)傾斜刃邊法，提高了紅外成像系統(tǒng)刃邊傾斜角度的測(cè)量精度，同時(shí)針對(duì)邊緣擴(kuò)散函數(shù)(Edge Spread Function,ESF)、LSF分別采用了系統(tǒng)降噪措施。
紅外成像系統(tǒng)的工作原理是，由光學(xué)系統(tǒng)接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射經(jīng)光譜濾波將紅外輻射能量分布圖形反映到焦平面上的紅外探測(cè)器陣列的各光敏元上，探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由探測(cè)器偏置與前置放大的輸入電路輸出所需的放大信號(hào)，并注入到讀出電路，以便進(jìn)行多路傳輸。高密度、多功能的CMOS多路傳輸器的讀出電路能夠執(zhí)行稠密的線陣和面陣紅外焦平面陣列的信號(hào)積分、傳輸、處理和掃描輸出，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以送入微機(jī)作視頻圖像處理。由于被測(cè)目標(biāo)物體各部分的紅外輻射的熱像分布信號(hào)非常弱，缺少可見(jiàn)光圖像那種層次和立體感，因而需進(jìn)行一些圖像亮度與對(duì)比度的控制、實(shí)際校正與偽彩色描繪等處理。經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)送入到視頻信號(hào)形成部分進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，zui后通過(guò)電視屏或監(jiān)視器顯示被測(cè)目標(biāo)的紅外熱像圖。
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