一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，红外探测装置是两台中红外相机的镜头成一定角度，其中一台中红外相机的镜头前方设有红外偏振片，并在两台中红外相机的镜头前方的光路交叉处设置线栅偏振器，线栅偏振器的前方光路设置有光阑，光阑前方设有锗封窗；锗封窗和控温罩壳构成密封控温腔体，中红外相机、红外偏振片、线栅偏振器、光阑均置于控温腔体中。探测时先对红外探测装置的系统定标，采集海面太阳亮带图像，经图像处理后最终实现目标的识别。本实用新型专利技术提高了目标和周围海域的图像灰度差异，减少了亮带海域出现的等灰度块状海域，提高了海面太阳亮带内的目标识别能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置
本技术属于海面目标识别
，特别涉及一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置。
技术介绍
晴日，海面光学成像探测设备迎着太阳观测海面目标时，太阳辐射会经海面反射至探测设备。探测图像上表现为一条耀眼闪烁的带状区域，称之为海面太阳亮带。海面太阳亮带严重影响光学成像探测设备对亮带海域内的目标探测，导致其目标识别能力大打折扣，所述海面目标包括海平面附近的岛屿、岩礁和各种海面漂浮物等。国内刘燕、沈国土、靳兰海等人研究了海面太阳亮带对海面红外目标识别的影响，发现海面太阳亮带对中红外波段的海面目标识别有很大干扰，目标会被湮没在太阳亮带海域中。罗姣采用目标轨迹预测方法预估目标在亮带内的定位。目标进入亮带海域时，依靠目标进入亮带前的运动轨迹和速度，预测更新目标位置。轨迹预测方法可应用于遵循既定航线的目标跟踪，无法跟踪故意沿着亮带海域行进的敌方目标。现有海面太阳亮带内目标识别技术无法准确识别目标的原因主要包括以下3个方面：(1)部分亮带海域的辐射亮度与目标接近。相机像元对应的视场海域内会包含许多微小的太阳辐射反射区域，导致部分亮带海域对应的相机像元的AD输出值与目标相差不大。(2)部分亮带海域出现大量等灰度的块状海域，成为了干扰识别的假目标。(3)海面太阳亮带造成红外成像设备的红外相机饱和。美国蒙特利市海军研究院物理系的AlfredW.Cooper和美国SPAR宇航公司的DennisJ、Gregoris等人，采用红外相机镜头前方加装偏振片，研究旋转偏振片对海面太阳亮带内目标识别的改善效果。美国海军武器中心下属的红外与可见光部的J.L.Beard也尝试使用一片红外偏振片抑制海面亮带的干扰，研究了最佳的偏振透振方向。相机镜头前方加装偏振片可消除部分海面反射的太阳辐射，一定程度上提高图像信噪比，但剩余海面反射的太阳辐射亮度仍远大于海面目标辐亮度，目标依旧被隐藏在海面亮带。综上所述，目前公开文献上，暂未见准确识别太阳亮带海域内目标的研究报道，因此研发一种探测装置，能消除海面的强烈反射太阳辐射干扰，是实现海面太阳亮带内的目标识别的关键。
技术实现思路
为克服现有海面目标识别设备不能识别海面太阳亮带内目标，本技术提供一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置。本技术通过以下技术方案实现：一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，包括中红外相机和红外偏振片，其特征在于：还包括线栅偏振器、光阑、同步触发器、控温罩壳和锗封窗，所述中红外相机设置为两台，两台中红外相机的镜头成一定角度，其中一台中红外相机的镜头前方设有红外偏振片，以保证进入该中红外相机的海面辐射都经过红外偏振片；并在两台中红外相机的镜头前方的光路交叉处设置线栅偏振器，线栅偏振器的前方光路设置有光阑，光阑用以限制非被测海域的环境辐射杂散光，光阑前方设有锗封窗；锗封窗和控温罩壳构成密封控温腔体，中红外相机、红外偏振片、线栅偏振器、光阑均置于控温腔体中；两台中红外相机和同步触发器通过信号线连接。所述红外偏振片的透振方向与线栅偏振器反射的偏振辐射的偏振方向相同。所述成一定角度是要满足下列条件：入射至线栅偏振器的海面辐射通过透射和反射被分成两束偏振方向正交且传播方向不同的偏振辐射，两束偏振辐射的偏振方向一个平行于海平面，一个垂直海平面，且两束线偏振辐射的中心线和两台中红外相机的光轴分别重合；两束偏振辐射分别在两台中红外相机成像，两幅图像对应相同的成像区域。所述控温罩壳上设有线孔，控温罩壳内的中红外相机成像控制电路通过信号线穿过线孔连接控温罩壳外的同步触发器。所述同步触发器内置有触发信号发生芯片，同步触发器发出的触发信号一分为二，分别输入给两台中红外相机。所述两台中红外相机的性能配置相同，中红外相机的成像控制电路中设有用于同步触发功能的芯片，可以接受同步触发器输入的触发信号，触发控制两台中红外相机同步拍摄。所述控温罩壳由铝合金材质制成，控温罩壳内表面阳极氧化发黑且设有消光沟槽，用于减少仪器热辐射的干扰；控温罩壳外表面设有基于半导体控温技术的控温层。所述锗封窗为锗平板玻璃，镀增透膜以提高中红外相机工作波段辐射的透过率。所述线栅偏振器为金属线栅偏振器，线栅偏振器的工作波段覆盖中红外相机的工作波段，线栅偏振器反射光的偏振方向平行于线栅偏振器的反射面。本技术提供的红外探测装置在进行海面太阳亮带内目标识别时，是按下述方法进行：步骤1、红外探测装置的系统定标分别对两台中红外相机的自身响应误差、自身热辐射误差和辐射分束误差进行定标：步骤1.1、两台中红外相机响应误差的辐射定标：中红外相机的辐射定标用于获取相机的绝对辐亮度响应度α和相机光机结构热辐射，偏置电压及暗电流等引起的偏移量G0；采用大面源黑体覆盖中红外相机入瞳的定标方法，对两台中红外相机进行辐射定标，中红外相机的像元输出AD值即模数转换器的输出值，用Gt表示为：Gt＝αL+G0(1)式中，α为中红外相机的绝对辐亮度响应度；G0是中红外相机的光机结构热辐射、偏置电压、暗电流噪声等引起的偏移量；L为中红外相机的某像元所对应的海域在该像元位置处的总辐亮度；两台中红外相机的积分时间为t，处于固定温度Ta下，通过测量不同温度的面源黑体，获取不同温度时每个像元的L和Gt值，进而对两台中红外相机辐射定标，分别获得两台中红外相机的二维矩阵G01、α1和二维矩阵G02、α2；步骤1.2、红外探测装置的光机结构热辐射杂散光定标：红外探测装置的中红外相机、线栅偏振器、红外偏振片和光阑置于控温罩壳内，控温罩壳的控温值与中红外相机定标时的温度Ta相同；控温后，控温罩壳、线栅偏振器、红外偏振片、光阑、中红外相机的温度稳定，热辐射也稳定；锗封窗镀增透膜后，热发射率很低，锗封窗受外界环境温度起伏影响引起的锗封窗热辐射起伏很微弱，红外探测装置自身光路内的热辐射杂散光基本稳定不变；定标方法：用一个冷面完全覆盖锗封窗端部，冷面是指特殊物体表面，该特殊物体需满足下列条件：冷面自身热辐射在中红外相机的响应小于中红外相机的噪声，引起中红外相机的像元输出AD值可忽略不计；将两台中红外相机的积分时间设为t，控温罩壳的控温值设为Ta，启动红外探测装置拍摄图像，两台中红外相机分别获得的图像利用MATLAB、IDL(InteractiveDataLanguage)等计算机语言读取得到二维数字矩阵，即为两台中红外相机在积分时间t下对应的热辐射杂散光定标矩阵R1和R2，矩阵R1和R2具有相同的行数和列数，且等于中红外相机的像元行、列数；步骤1.3、线栅偏振器的辐射分束定标：设置两台中红外相机的积分时间为t，控温罩壳的控温值为Ta，面源黑体置于红外探测装置入瞳前且覆盖红外探测装置入瞳，黑体辐射经线栅偏振器和红外偏振片分光后，两台中红外相机分别成像，所得图像分别利用MATLAB、IDL(InteractiveDataLanguage)等计算机语言读取得到二维数字矩阵，即矩阵B1和B2，矩阵B1和B2具有相同的行数和列数且等于中红外相机像元的行、列数；矩阵B1的每个元素值，分别减去步骤1.1所得矩阵G01的对应值，再除以矩阵α1的对应值，然后减去步骤1.2所得矩阵R1相对应的元素值，即得到矩阵C1；同理，矩阵B2的每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，包括中红外相机和红外偏振片，其特征在于：还包括线栅偏振器、光阑、同步触发器、控温罩壳和锗封窗，所述中红外相机设置为两台，两台中红外相机的镜头成一定角度，其中一台中红外相机的镜头前方设有红外偏振片，并在两台中红外相机的镜头前方的光路交叉处设置线栅偏振器，线栅偏振器的前方光路设置有光阑，光阑前方设有锗封窗；锗封窗和控温罩壳构成密封控温腔体，中红外相机、红外偏振片、线栅偏振器、光阑均置于控温腔体中；两台中红外相机和同步触发器通过信号线连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，包括中红外相机和红外偏振片，其特征在于：还包括线栅偏振器、光阑、同步触发器、控温罩壳和锗封窗，所述中红外相机设置为两台，两台中红外相机的镜头成一定角度，其中一台中红外相机的镜头前方设有红外偏振片，并在两台中红外相机的镜头前方的光路交叉处设置线栅偏振器，线栅偏振器的前方光路设置有光阑，光阑前方设有锗封窗；锗封窗和控温罩壳构成密封控温腔体，中红外相机、红外偏振片、线栅偏振器、光阑均置于控温腔体中；两台中红外相机和同步触发器通过信号线连接。2.根据权利要求1所述的用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，其特征在于：所述红外偏振片的透振方向与线栅偏振器反射的偏振辐射的偏振方向相同。3.根据权利要求1所述的用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置，其特征在于：所述成一定角度是要满足下列条件：入射至线栅偏振器的海面辐射通过透射和反射被分成两束偏振方向正交且传播方向不同的偏振辐射，两束偏振辐射的偏振方向一个平行于海平面，一个垂直海平面，且两束线偏振辐射的中心线和两台中红外相机的光轴分别重合；两束偏振辐射分别在两台中红外相机成像，两幅图像对应相同的成像区域。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄善杰，王全喜，肖昌美，肖时雨，许方宇，金振宇，袁沭，付玉，张涛，李正刚，程向明，柳光乾，
申请(专利权)人：中国科学院云南天文台，
类型：新型
国别省市：云南,53