适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及红外辐射标定技术领域，特别涉及一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法，其中外场标定装置包括定标光源、参考板、测温模块和计算模块；定标光源的出射口位于红外光电系统的入瞳处，尺寸小于红外光电系统的入瞳口径，辐射亮度可调；参考板完全遮挡红外光电系统的视场，并开设有入光口，仅将定标光源的辐射由入光口进入红外光电系统；参考板朝向红外光电系统的一侧发射率均匀；测温模块用于实时监测参考板的温度；计算模块用于基于参考板的温度和发射率确定参考板的热辐射，再加上定标光源的辐射作为入射辐射，以实现对红外光电系统的标定。本发明专利技术能够降低大口径红外光电系统外场标定的测量难度，降低成本，提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法


[0001]本专利技术涉及红外辐射标定
，特别涉及一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法、红外辐射测量方法。

技术介绍

[0002]利用标定后的红外光电系统对飞行目标的红外辐射进行测量，是获取飞行目标真实辐射特性的直接手段。红外辐射的测量精度取决于辐射定标精度和大气透过率测量精度。随着地基红外辐射测量技术的发展，用于测量的红外光电系统(如望远镜等)设备口径越来越大，测量精度要求也越来越高，传统的直接扩展源和大口径红外平行光管定标法机动性差，测量难度大、精度低且成本高，已难以满足大口径(口径超过1000mm)设备外场标定的需求。因此，有必要提供一种针对大口径红外光电系统的外场标定装置及方法。

技术实现思路

[0003]基于大口径红外光电系统外场标定难度大、精度低的问题，本专利技术实施例提供了一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法，能够降低大口径红外光电系统外场标定的测量难度，降低成本，并提高测量精度。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置，包括：定标光源、参考板、测温模块和计算模块；
[0005]所述定标光源的出射口位于红外光电系统的入瞳处，尺寸小于红外光电系统的入瞳口径，辐射亮度可调；
[0006]所述参考板完全遮挡红外光电系统的视场，并开设有入光口，仅将所述定标光源的辐射由所述入光口进入红外光电系统；所述参考板朝向红外光电系统的一侧发射率均匀；
[0007]所述测温模块安装于所述参考板上，用于实时监测所述参考板的温度；
[0008]所述计算模块用于基于所述参考板的温度和发射率确定所述参考板的热辐射，再加上所述定标光源的辐射作为入射辐射，以实现对红外光电系统的标定。
[0009]可选地，所述计算模块还用于获取红外光电系统输出的红外图像灰度数据，以及基于所述定标光源和所述参考板的入射辐射亮度及对应的红外图像灰度数据，对红外光电系统进行标定。
[0010]可选地，所述定标光源包括高温腔型黑体和平行光管；
[0011]所述高温腔型黑体的温度可调；所述平行光管的出射口与所述参考板的入光口相匹配；所述高温腔型黑体的辐射通过小孔光阑进入所述平行光管的入射口，最终进入到红外光电系统中。
[0012]可选地，所述外场标定装置还包括：
[0013]底调节平台和垫高台；
[0014]所述定标光源设置在所述底调节平台上，所述底调节平台设置在所述垫高台上，
所述底调节平台用于微调所述平行光管的位置及姿态，以实现所述平行光管与所述红外光电系统光轴的对准。
[0015]可选地，所述平行光管的口径通过如下方式确定：
[0016]确定待测目标到达红外光电系统入瞳处的辐射亮度范围；
[0017]确定所述高温腔型黑体发射的辐射亮度范围；
[0018]建立所述高温腔型黑体及所述参考板在红外光电系统入瞳处的等效辐射亮度与所述高温腔型黑体发射的辐射亮度之间的关系式；
[0019]基于建立的所述关系式和所述高温腔型黑体发射的辐射亮度范围，计算所述平行光管选择不同口径数值对应的等效辐射亮度范围；
[0020]选定口径数值，令对应的等效辐射亮度范围覆盖待测目标到达红外光电系统入瞳处的辐射亮度范围。
[0021]可选地，所述参考板为镜头盖，覆盖在所述红外光电系统的入射口。
[0022]可选地，所述入光口位于所述参考板的四象限之一。
[0023]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种适用于大口径红外光电系统的外场标定方法，采用如上述任一项所述的外场标定装置实现，该方法包括如下步骤：
[0024]基于测量要求调节定标光源的辐射亮度，获得多组不同的入射辐射亮度及对应的红外图像灰度数据；其中，入射辐射亮度为定标光源和参考板提供的入射辐射在红外光电系统入瞳处的等效辐射亮度；
[0025]拟合获得的多组数据，得到定标关系式L＝b
×
DN+a；其中，L表示入射辐射亮度，DN为红外图像像元的灰度值，a和b为定标系数。
[0026]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种适用于大口径红外光电系统的外场标定方法，采用如上述第三项至第五项任一项所述的外场标定装置实现，该方法包括如下步骤：
[0027]S1、调整高温腔型黑体和平行光管，令高温腔型黑体位于所述平行光管的焦面处，所述平行光管与红外光电系统光轴对准；
[0028]S2、根据测量需求，设定各个积分时间及测温点；
[0029]S3、根据测温点，设置高温腔型黑体的工作温度，待温度稳定后，按照设定的积分时间获取对应的红外图像灰度数据，并计算入射辐射亮度；其中，入射辐射亮度为定标光源和参考板提供的入射辐射在红外光电系统入瞳处的等效辐射亮度；
[0030]S4、重复步骤S3，得到多组测温点对应的入射辐射亮度及红外图像灰度数据；
[0031]S5、基于得到的多组数据，在相应的积分时间下对红外光电系统进行标定，得到定标关系式L＝b
×
DN+a；其中，L表示入射辐射亮度，DN为在固定亮度下图像像元的灰度值，a和b为定标系数。
[0032]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种红外辐射测量方法，采用红外光电系统实现，在测量之前，采用如上述任一项所述的方法对红外光电系统进行外场标定。
[0033]本专利技术实施例提供了一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置及方法、红外辐射测量方法，本专利技术在外场标定时以参考板完全遮挡外界环境的背景辐射，只允许参考板和定标光源的辐射进入红外光电系统，将定标光源发射的红外辐射与参考板自身的热辐射等效为一个大口径的辐射源所提供的入射辐射，进行相应的标定。本专利技术采用口径较小的定标光源即可实现对大口径红外光电系统的标定，并且隔绝了外界环境引入的背景辐
射干扰，避免环境变化影响标定结果，可在操作简便的情况下完成较为精确的外场标定。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术一实施例提供的一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置定标原理图；
[0036]图2是本专利技术一实施例提供的定标光源及支撑结构示意图；
[0037]图3是本专利技术一实施例提供的一种参考板结构示意图；
[0038]图4是本专利技术一实施例提供的一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置方法步骤示意图；
[0039]图5是本专利技术一实施例提供的另一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置方法步骤示意图；
[0040]图中：1：红外光电系统；11：红外焦平面阵列；2：参考板；21：入光口；3：平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大口径红外光电系统的外场标定装置，其特征在于，包括：定标光源、参考板、测温模块和计算模块；所述定标光源的出射口位于红外光电系统的入瞳处，尺寸小于红外光电系统的入瞳口径，辐射亮度可调；所述参考板完全遮挡红外光电系统的视场，并开设有入光口，仅将所述定标光源的辐射由所述入光口进入红外光电系统；所述参考板朝向红外光电系统的一侧发射率均匀；所述测温模块安装于所述参考板上，用于实时监测所述参考板的温度；所述计算模块用于基于所述参考板的温度和发射率确定所述参考板的热辐射，再加上所述定标光源的辐射作为入射辐射，以实现对红外光电系统的标定。2.根据权利要求1所述的外场标定装置，其特征在于：所述计算模块还用于获取红外光电系统输出的红外图像灰度数据，以及基于所述定标光源和所述参考板的入射辐射亮度及对应的红外图像灰度数据，对红外光电系统进行标定。3.根据权利要求1所述的外场标定装置，其特征在于：所述定标光源包括高温腔型黑体和平行光管；所述高温腔型黑体的温度可调；所述平行光管的出射口与所述参考板的入光口相匹配；所述高温腔型黑体的辐射通过小孔光阑进入所述平行光管的入射口，最终进入到红外光电系统中。4.根据权利要求3所述的外场标定装置，其特征在于，还包括：底调节平台和垫高台；所述定标光源设置在所述底调节平台上，所述底调节平台设置在所述垫高台上，所述底调节平台用于微调所述平行光管的位置及姿态，以实现所述平行光管与所述红外光电系统光轴的对准。5.根据权利要求3所述的外场标定装置，其特征在于，所述平行光管的口径通过如下方式确定：确定待测目标到达红外光电系统入瞳处的辐射亮度范围；确定所述高温腔型黑体发射的辐射亮度范围；建立所述高温腔型黑体及所述参考板在红外光电系统入瞳处的等效辐射亮度与所述高温腔型黑体发射的辐射亮度之间的关系式；基于建立的所述关系式和所述高温腔型黑体发射的辐射亮度范围，计算所述平行光管选择不同口径数值对应的等效辐射亮度范围；选定口径数值，令对应的等效辐射亮度范围覆盖待测目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉坤，张锐，崇元，贾娜，艾葳，付长亮，徐淑卿，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一五五零部队，
类型：发明
国别省市：