基于AOTF的多光譜紅外成像系統(tǒng)MRTD測試技術研究
【圖文】：
冗余或互補的圖像信息，實現(xiàn)多個光譜區(qū)域的場景感知響應及多通道圖像信息的相互補充，極大地提高了目標探測識別的準確性，拓展傳統(tǒng)成像技術的功能，是光電探測技術的飛躍［６］。１多光譜成像的“數(shù)據(jù)立方體（ｄａｔａｃｕｂｅ）”Ｆｉｇ．１Ｄａｔａｃｕｂｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ紅外多光譜成像系統(tǒng)是一種典型的多光譜成像系統(tǒng)。它具備了多光譜成像系統(tǒng)的特性，獲取的圖像不僅具有目標背景的二維空間信息，同時涵蓋了光譜維的特性信息，，其數(shù)據(jù)結構圖像是一個三維立方體（如圖２所示），每層圖像的每個像素點分別與光譜波段、光譜曲線一一對應。此外，每個通道獲取的圖像數(shù)據(jù)都是通過相同的方式得到的，其圖像數(shù)據(jù)的類型、格式均一致，因此，在后期圖像融合時就避免了圖像配準等問題（如圖像時序同步、光軸的平行性測量與校準等），為開展圖像融合提供了有利條件［７］。圖２多光譜圖像的基本數(shù)據(jù)結構Ｆｉｇ．２Ｂａｓｉｃｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅ由此可見，多光譜成像系統(tǒng)的性能由目標背景的光譜特性、輻射特性以及幾何特性決定，因此寬波段成像系統(tǒng)的ＭＲＴＤ二維測試曲線已無法全面表征多光譜成像系統(tǒng)的性能。因此本文從傳統(tǒng)寬波段熱成像系統(tǒng)的ＭＲＴＤ測試入手，通過設計的基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能測試平臺，引入了光譜維的控制，實現(xiàn)了空間頻率、波長（光譜維）以及目標背景溫差的ＭＲＴＤ測試，為多光譜成像系統(tǒng)的綜合評價奠定了基矗２基于ＡＯＴＦ的光譜維ＭＲＴＤ測試２．１傳統(tǒng)的ＭＲＴＤ測試對于紅外波段光電成像系統(tǒng)，實驗室性能度量主要是通過控制靶標的物
應用光學２０１６，３７（６）張燕，等：基于ＡＯＴＦ的多光譜紅外成像系統(tǒng)ＭＲＴＤ測試技術研究分辨溫差ＭＲＴＤ（ｆ）［１］。其典型的測量曲線如圖４所示［１１］。圖３ＭＲＴＤ的標準測試圖案Ｆｉｇ．３ＳｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｉｎｇｐｉｃｔｕｒｅｏｆＭＲＴＤ圖４典型的ＭＲＴＤ曲線Ｆｉｇ．４ＴｙｐｉｃａｌＭＲＴＤｃｕｒｖｅＭＲＴＤ描述了紅外成像系統(tǒng)在噪聲環(huán)境中分辨四桿靶的能力，其模擬了系統(tǒng)在野外環(huán)境中探測識別目標的能力。它是空間頻率的函數(shù)，其測試結果考慮了噪聲及人眼分辨率對觀察者的影響，因此，與系統(tǒng)的探測識別能力直接相關［１２－１３］。２．２基于ＡＯＴＦ的光譜維ＭＲＴＤ測試對于寬波段紅外成像系統(tǒng)，主要考慮的是某一波段范圍內(nèi)的輻射能量，因此在測試時通常采用不同溫度的黑體來等效目標與背景的輻射特性。然而，對于多光譜紅外成像系統(tǒng)而言，由于他們可以選擇在不同的波段上工作，如果用寬波段中黑體溫差等效的方式來描述目標與背景的特性差異，就無法將光譜特性差異對系統(tǒng)的影響納入考核評價范疇，其結果就缺乏全面性［１４－１５］。因此我們設計了基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能測試平臺。２．２．１測試平臺構建紅外多光譜成像系統(tǒng)的性能不僅與目標的空間尺寸、目標背景溫差有關，還依賴于目標背景的光譜差異，為了完成紅外多光譜成像系統(tǒng)性能參數(shù)的測試，本文以反映多光譜成像系統(tǒng)光譜分辨率、空間分辨率和靈敏度三者關系的系統(tǒng)性能表征理論模型為依據(jù)，設計了基于ＡＯＴＦ的多光譜成像系統(tǒng)靜態(tài)性能參數(shù)測試平臺，完成了實驗室條件下基于四桿周期靶標光譜維的ＭＲＴＤ測
【作者單位】： 中國華陰兵器試驗中心制導武器試驗鑒定仿真技術重點實驗室;中國兵器工業(yè)集團江蘇北方湖光光電有限公司;
【基金】：部級青年科技基金項目(51302060111)
【分類號】：TN216
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