单视点双曲面折反射红外全景成像系统设计与分析

在单视点结构约束条件下推导了给定红外探测器参数(像元规模和像元中心距)和俯仰角范围时,二次曲面反射镜面型(离心率)、反射镜厚度、反射镜与折射镜头之间的安装距离、折射镜头焦距等参数的数学公式,为建立单视点双曲面折反射红外全景成像系统提供了几何约束关系。与此同时,针对双曲面反射镜的特点,推导了其用于单视点折反射红外全景成像系统时空间分辨力(垂直方向瞬时视场和水平方向瞬时视场)的数学公式,并在理想大气、假设目标对比度足够高、探测方程相关参数最简化的条件下将其与现有的NVTherm IP模型结合获得系统作用距离的公式。采用不同像元规模和灵敏度(噪声等效温差)进行了仿真,发现:(1)系统空间分辨力随像元规模的增大而增大;(2)系统作用距离随像元规模和灵敏度的增大而提高,但灵敏度的增大对作用距离的改善不明显。

折反射周视系统研究进展与展望

折反射周视系统作为近十几年发展起来的一种新型周视视觉实现形式,相比相机旋转扫描、多相机图像拼接和鱼眼镜头大视场成像等常规方法,在小型化、结构灵活性、成本和实时性方面具有优势。本文综述了折反射周视系统的成像模型、系统标定、畸变校正和全视场清晰成像等基本问题研究状况,讨论了折反射周视系统在红外成像和立体视觉领域的扩展应用研究现状,最后总结了目前存在的问题,并提出未来折反射周视成像系统将围绕非单视点成像模型、提高空间分辨力的方法和处理算法实时实现开展研究。

石油和天然气红外成像检漏

石油和天然气泄漏后容易引起火灾、爆炸事故,发展快速、有效的石油和天然气红外成像检漏技术具有重要意义。通过对石油和天然气泄漏成分及其红外吸收特性的分析,将成像检漏系统的光谱响应波段选取为3.2~3.5μm。针对气体目标的运动、扩散特点,研究了基于背景动态范围压缩的方法和基于气体边缘迁移的方法,对成像检漏演示系统的输出图像进行实时增强处理,实验表明两种增强算法提高了气体成像检漏的能力。

恒等探测距离折反射式周视红外成像系统设计及分析

折反射式周视红外成像系统在安全监视领域有着独特的大视场优势,但是目前常见的圆锥曲面反射镜折反射式周视系统存在不同俯仰角下探测距离差异大的问题。折反射式周视红外成像系统的探测距离与目标尺度、任务准则、俯仰角和方位角分辨力有关。将俯仰角分辨力和方位角分辨力的几何平均数设为常数,以此作为恒等探测距离折反射式周视系统的条件,并推导了相应的系统设计方法。数据仿真结果验证了恒等探测距离系统的可实现性,另外,也表明了所提方法不仅可以实现不同俯仰角下的相同探测距离,还可以通过合理的参数调节使得大部分视场范围内的探测距离优于传统圆锥曲面型折反射式周视系统的探测距离。

单视点红外折反射全向成像系统参数设计

提出了单视点约束红外折反射全向成像系统单次成像实现全视场(FOV)清晰的一种参数设计优化方法。根据应用需求设计出符合单视点约束的初始系统参数;提出镜面虚景深的概念优化折射光学组参数。利用ZEMAX软件的理想系统仿真验证了所提出的设计方法实现系统全视场清晰成像的可行性,并且该设计方法能同时满足视场范围和轴向尺寸等方面的要求。从仿真结果还可知,大口径反射镜镜面有利于提高光学系统成像质量,而增大曲面离心率有利于减小系统轴向尺寸。