一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪制造技术

一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，属于海面目标探测与信息传输技术领域，为了解决目前的多维度信息获取仪器无法同时满足作用距离长、时效性好、空间与光谱分辨率高、全偏振信息获取的要求的问题。该成像仪主要由精准指向及控制分系统、无遮拦望远分系统、红外搜索跟踪分系统、多维度信息获取分系统MDI、多维度海量信息处理分系统，以及外围分系统等六部分组成。本发明专利技术拟研制多维度高分辨实时成像仪器，突破现有多维度成像仪器原理所限导致的无法兼具分辨力强、时效性高的功能局限，实现海面目标观测所需高光谱与空间分辨、全偏振信息、同时成像，具备消除耀斑、穿透海雾、提高对比度的海面目标观测能力。比度的海面目标观测能力。比度的海面目标观测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪


[0001]本专利技术属于海面目标探测与信息传输
，特别是涉及到一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，作为能源储备库和资源运输通道，海洋的战略地位日益凸显，维护国家海洋国土安全是我国的重大战略任务和核心利益所在，而履行这一重大职责的前提是对海洋态势的精准高效监视监测。同时，对海洋灾害的及时监测、早期预警和发展预测，可最大程度地降低灾害对人民生命财产的危害，意义重大。若能否同时获取目标的强度、光谱与偏振多维度光学信息，发挥各项技术的优势，则可大幅提高海面目标的探测能力。为此，国内外对光谱成像技术与偏振成像技术融合展开了研究。
[0003]美国陆军研制出短波红外(SWIR)多光谱偏振现场投影机(MPSP)系统样机。系统能够投射850至1650nm内可变光谱带宽(12
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100nm)的单个光谱图像以及视频的全偏振信息。随后，他们研究了沙漠土壤成像问题，了解矿物成分，颗粒大小和方向，以及在民用和军事方面的各种应用。同年，他们讨论了基于声光可调滤光器(AOTF)技术的两种新型现场便携式光谱偏振仪，其一为光谱范围450至800nm光谱分辨率5nm@633nm的可见近红外(VNIR)。另一个为光谱范围1000至1600nm光谱分辨率15nm@1350nm的短波红外成像仪。
[0004]亚利桑那大学的Chan V.C.,Kudenov M.等人通过在快照高光谱成像傅里叶变换(SHIFT)光谱仪前加入旋转四分之一波片和线偏振片，提出了一种新型斯托克斯成像光谱偏振仪，能够重建可见光谱中的物体光谱和全部的斯托克斯参数，光谱分辨率为555cm
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[0005]日本的国家宇航实验室用其研制的液晶型光谱偏振成像仪进行了大量的研究，包括农业环境监测、地球环境监测以及水体污染监测等。美国喷气动力实验室与亚利桑那大学合作开发了一个机载多角度多光谱偏振成像仪(MSPI)被NASA采用作为气溶胶
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云
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生态系统(ACE)研究任务的主要探测仪器，来研究气溶胶对云体形成的影响，该仪器从2010年底开始试飞，至今已经经过了多次改进，获取了大量的云层、气溶胶以及地面目标的数据。
[0006]中科院长光所以无人机为侦察平台，进行了无人机载多光谱偏振成像仪的技术方案的设计。工作波段范围400nm
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1000nm，偏振光谱分辨率为20nm，空间分辨率H＝5km时为1m。
[0007]从国内外动态分析来看，目前的多维度信息获取仪器有的分时工作不适合动目标观测，有的空间分辨率不够，有的结构复杂笨重，有的有电动调制部件耗能大，无法同时满足作用距离长、时效性好、空间与光谱分辨率高、全偏振信息获取的要求。因此，现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了解决现有技术存在的问题，提出一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪。研制基于静态无源干涉偏振成像原理的多维度高分辨实时成像仪器，突破现有多维度
成像仪器原理所限导致无法兼具分辨力强、时效性高的功能局限，实现海面目标观测所需高光谱与空间分辨、全偏振信息、同时成像，具备消除耀斑、穿透海雾、提高对比度的海面目标观测能力。
[0009]本专利技术得技术方案是：
[0010]一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，其包括精准指向及控制分系统、无遮拦望远分系统、红外搜索跟踪分系统、多维度信息获取分系统、多维度海量信息处理分系统以及外围分系统。其中，精准指向及控制分系统中的指向镜模块的光轴与无遮拦望远分系统中的反射镜Ⅰ的光轴平行；无遮拦望远分系统中的反射镜Ⅱ的出射光轴经过分色镜，一束为红外搜索跟踪分系统的光轴，为水平方向；另一束经过反射镜Ⅲ，出射光轴，即多维度信息获取分系统的光轴亦为水平方向，即红外搜索跟踪分系统与多维度信息获取分系统并联平行排列；其后，多维度海量信息处理分系统以及外围分系统依次串联平行排列；
[0011]所述精准指向及控制分系统包括控制电路模块和指向镜模块，主要实现红外搜索分系统与多维度成像仪分系统的指向与像移补偿，其在飞行过程中保持系统的稳定，接收来自伺服控制模块的驱动信号，按电脑控制指令做出相应动作；
[0012]所述无遮拦望远分系统包括：离轴两反射镜：反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ，采用离轴两反结构；
[0013]所述红外搜索跟踪分系统包括分色镜、二次成像镜组以及制冷探测器，所述二次成像镜组、制冷探测器光轴，且串联排列，二次成像透镜主要为提高冷光阑的效率。红外搜索跟踪分系统具有较大的面视场，通过摆扫的扫描方式在大范围内搜索目标；
[0014]所述多维度信息获取分系统包括反射镜Ⅲ、前置望远系统模块、静态位相调制系统模块、光谱分光干涉模块、成像镜以及可见光探测器，所述反射镜Ⅲ、前置望远系统模块、静态位相调制系统模块、光谱分光干涉模块、成像镜以及可见光探测器同光轴、且串联排列，前置望远系统模块由物镜、视场光阑、目镜组成，静态位相调制模块光谱分光干涉模块分别由数块拥有自主知识产权的特殊设计的双折射晶体组成，目标光经前置望远系统集、准直之后，本专利技术利用了光轴按一定角度排列的多块双折射晶体，通过特殊设计形成双折射晶体静态无源位相调制模块无需转动)，将不同的位相延迟因子分别同时调制到四个斯托克斯矢量上。这样4个Stokes矢量在位相上发生分离。被调制上不同位相因子的4个Stokes矢量经过双折射分光干涉，其过程相当于傅立叶变换，频谱信号经过二次成像镜，在焦平面阵列探测器上形成干涉条纹调制的图像；
[0015]所述多维度海量信息处理分系统包括图像采集模块和计算处理模块，之前由成像探测器接收到的图像通过图像采集模块得到的数据进入计算处理模块，包括数据接收、预处理去噪、干涉图像解调、气溶胶影响解耦、目标/海水本征图像分解、红外融合增强、信息解译与识别等；
[0016]所述多维度信息获取分系统与红外搜索跟踪分系统采用共孔径望远镜，之后红外波段分光成像用于海面搜索普查，可见
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近红外波段分光用于兴趣目标详查。
[0017]本专利技术的有益效果：实现海面目标观测所需高光谱与空间分辨、全偏振信息、同时成像，具备消除耀斑、穿透海雾、提高对比度的海面目标观测能力。基于多维度信息获取的原理创新，突破光谱偏振成像无法兼顾分辨力强、时效性好、适应无人机载应用需求的瓶颈，实现高光谱分辨率、空间分辨率，全偏振同时获取，达到穿透烟雾、消除耀斑、凸显目标
效果，且轻小低耗，稳定可靠，有望实现复杂海洋背景中海面目标探测的“认得清”、“看得远”、“辨得出”，大力促进海洋安全监测及海洋光学领域的研究水平。
附图说明
[0018]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0019]图1为本专利技术一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪的结构示意图。
[0020]其中，1
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精准指向及控制分系统、10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，其特征是：包括精准指向及控制分系统(1)、无遮拦望远分系统(2)、红外搜索跟踪分系统(3)、多维度信息获取分系统(4)、多维度海量信息处理分系统(5)以及外围分系统(6)；其中，精准指向及控制分系统(1)中的指向镜模块(11)的光轴与无遮拦望远分系统(2)中的反射镜Ⅰ(20)的光轴平行；无遮拦望远分系统(2)中的反射镜Ⅱ(21)的出射光轴经过分色镜(30)，一束为红外搜索跟踪分系统(3)的光轴，为水平方向；另一束经过反射镜Ⅲ(40)，出射光轴，即多维度信息获取分系统(5)的光轴亦为水平方向，即红外搜索跟踪分系统(3)与多维度信息获取分系统(4)并联平行排列；其后，多维度海量信息处理分系统(5)以及外围分系统(6)依次串联平行排列。2.根据权利要求1所述的所述一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，其特征在于，所述精准指向及控制分系统(1)包括控制电路模块(10)和指向镜模块(11)，主要实现红外搜索分系统(3)与多维度成像仪分系统的指向与像移补偿，其在飞行过程中保持系统的稳定，接收来自伺服控制模块的驱动信号，按电脑控制指令做出相应动作。3.根据权利要求1所述的所述一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，其特征在于，所述无遮拦望远分系统(2)包括离轴两反射镜：反射镜Ⅰ(20)、反射镜Ⅱ(21)，采用离轴两反结构。4.根据权利要求1所述的所述一种多维度高分辨海洋目标实时成像仪，其特征在于，所述红外搜索跟踪分系统(3)包括分色镜(30)、二次成像镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯凯，张萌，秦欢，潘泽，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：