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紅外成像系統(tǒng)不易受到干擾
點(diǎn)擊次數(shù)：1893 更新時間：2017-05-18
紅外成像系統(tǒng)利用紅外光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)與背景的輻射能會聚到紅外探測器的光敏面上，探測器將探測到的紅外輻射轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過后續(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)場景的能力，它不包含任何信號強(qiáng)度的信息，是用于紅外成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和評價的主要參數(shù)，對于檢驗(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測試方法主要有兩種：一種是基于測量不同空間頻率的正弦曲線靶和矩形靶響應(yīng)的直接測量方法；另一種是基于測量靶標(biāo)的線擴(kuò)散函數(shù)(Line Spread Function,LSF)，通過計(jì)算其傅里葉變換得到系統(tǒng)MTF的間接測量法。間接測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的測試精度高，但是狹縫的制造難度大，測試結(jié)果需要依據(jù)狹縫的寬度進(jìn)行修正。對于特定的系統(tǒng)，不恰當(dāng)?shù)莫M縫寬度會對測試結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。相比于狹縫法，刃邊法的測試流程簡單、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)的性能評價與遙感領(lǐng)域的光學(xué)遙感器在軌MTF測試等方面得到了廣泛應(yīng)用。
然而，刃邊法測得的MTF易受欠采樣效應(yīng)、刃邊傾斜角度的測量誤差和噪聲的影響而不穩(wěn)定，測量重復(fù)性較差，高頻處MTF值虛高。針對以上問題，本文在詳述了刃邊法測試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)刃邊傾斜角度的測量精度，同時針對邊緣擴(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器陣列的各光敏元上，探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號，由探測器偏置與前置放大的輸入電路輸出所需的放大信號，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。由于被測目標(biāo)物體各部分的紅外輻射的熱像分布信號非常弱，缺少可見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比度的控制、實(shí)際校正與偽彩色描繪等處理。經(jīng)過處理的信號送入到視頻信號形成部分進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號，zui后通過電視屏或監(jiān)視器顯示被測目標(biāo)的紅外熱像圖。
