可见、红外目标对比度特性测量系统研究

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1、密级无分类号TN216工程硕士学位论文可见、红外目标对比度特性测量系统研究王晓伟指导教师高明教授吴晓鸣高工申请学位级别工程硕士专业领域名称光学工程2018年5月20日可见、红外目标对比度特性测量系统研究学科：光学工程研究生签字：指导教师签字：企业导师签字：摘要近年来，随着目标探测技术的不断发展，目标与背景对比度测量越来越受各国的重视。利用可见光和红外对地面目标探测从而获得目标与背景对比度，是现代战场获取信息的重要手段。本文深入分析目标与背景对比度测量方法，可见光波段通过CCD像面上的照度来定义对比度，红外波段通过探测器上

2、的辐射亮度来定义对比度，传统上的测量系统在波段选择上比较单一，主要获取一个波段的目标图像，存在局限性。本文针对成像测量系统，设计双波段光学系统，能同时采集目标可见光图像和红外图像，很大程度上提高目标探测概率和准确度，同时也有利于后期的图像融合。通过比较国内外双波段设计经验，深入研究可见/红外双波段光学系统设计方法，设计了一套可见/红外双波段共口径光学系统，其中可见光波段为0.38μm~0.76μm，红外波段为7.9μm~9.7μm，分析比较双波段光学系统设计的一般结构形式，采用折衍混合结构形式，系统光路中采用分光棱镜进行

3、分光，分别由各自的探测器接收成像。红外光路利用制冷型红外探测器进行接收，为实现100%冷光阑效率和减小系统口径，采用二次成像结构。本文依据系统选型以及探测器的参数，分别计算可见光通道和红外光通道光学系统的主要参数。设计参数如下：可见光光路的焦距为100mm，相对孔径为1:4。长波红外光路的焦距为100mm，相对孔径为1:2。在-40℃~+60℃的环境温度下，采用光学被动式对系统进行无热化设计，两个波段光路全视场在奈奎施特频率处的MTF值均大于0.4，系统满足无热化设计要求。并利用YNI值和反向光线追迹对红外光路进行冷反射

4、分析。关键词：目标与背景对比度；可见/长波红外；二次成像；无热化StudyontheSystemofVisibleandInfraredTargetContrastCharacteristicMeasurementDiscipline:OpticalEngineeringStudentSignature:SupervisorⅠSignature:SupervisorⅡSignature:AbstractInrecentyears,withthedevelopmentoftargetdetectiontechnology,

5、thecontrastmeasurementoftargetandbackgroundiswidelyconcernedbymanycountries,usingvisiblelightandinfraredtodetecttargetonthegroundthusgettinthecontrastbetweentargetandbackgroundwhichisaimportantmethodtogetinformationinbattle.Inthispapar,thecontrastmeasurementoftar

6、getandbackgroundisdeeplyanalysed,inthevisiblerange,usingtheilluminationontheCCDtodefinethecontrast,intheinfraredrange,usingthebrightnesstodefinethecontrast,intraditional,thechooseofmeasurementsystemissingle,ithaslimitationtogettargetimagefromonewaverange,thispape

7、rconcentrateonimagemeasurementsystem,designdualwavebandopticalsystemwhichcangetvisibleandinfraredimagesimultaneousthatcanimprovetheaccuracyanddetectionprobability,meanwhile,ithasadvantagestoimagefusion.Bycomparingthedual-banddesignexperienceathomeandabroad,theres

8、earchofvisible/infrareddual-bandopticalsystemdesignmethoddeeply,designasetofvisible/infrareddual-bandcommonapertureopticalsystem,thevisiblelightwavelengthis0.3