摘要：在现有车载辅助驾驶系统中,可见光成像系统难以有效应用于夜晚、雨、雾、霾等低照度不良天气。红外成像系统有效克服了上述不足,但传统车载红外系统存在视场角小、视野盲区大的缺点。研究了超大视场红外系统的车载辅助驾驶应用,提出了基于安全距离和成像尺寸联合约束的超大视场红外系统关键参数论证方法。通过分析等距投影成像规律,建立了超大视场红外系统车载应用的安全距离约束模型和成像尺寸约束模型,以极限速度对应的探测最近距离和二维Johnson准则约束下的“发现”最远距离来验证超大视场红外车载系统的可行性,计算了视场角等关键参数。经过理论论证和分析,超大视场红外车载系统的镜头焦距/像元尺寸范围需在[276.1521.3]范围之内。通过开展系统试验,设计了水平视场角为140°的超大视场红外成像系统,满足了对人的发现距离大于130 m的要求,进而可用于车辆辅助驾驶。

摘要：超大视场红外光学镜头在军事上主要用于对来袭目标进行告警,相比于常规红外光学系统,其设计具有许多不同的特点。结合实际工程应用,在投影方式、光学构型、像面照度、视场、无热化、评价方式等方面对超大视场红外光学系统设计的特点进行分析。给出了一个具体的设计实例,所用探测器采用1024×1024@15μm制冷型中波红外探测器,光学系统工作波段3.7~4.95μm,焦距9.6 mm,视场116°,仅采用4片透镜实现无热化设计,不含衍射面,工作温度覆盖范围-55^+70℃,镜头结构紧凑,总长度小于70 mm。像质评价结果表明:全视场单个像元角分辨率均匀性95%以上,单个像元能量集中度在75%以上,光学系统边缘视场照度为中心视场照度的90%以上。

摘要：全景环带光学系统凭借周视范围实时成像的特点已在超大视场光学领域中得到了广泛应用。传统的全景环带光学系统将折射、反射面集成在一片块状透镜中,光线在其内部进行多次折、反射导致头部单元体积较大,同时红外透镜材料密度大、折射率温度稳定性差等特点也与光学遥感器轻量化、可靠性高的应用需求相矛盾。文章基于像差理论,讨论了全景环带两反射镜红外光学系统头部单元初始结构设计方法,将Q型(Q-Type多项式)非球面引入全景头部单元增加优化变量,用偏离因子因子k_(RMS)数值表征非球面加工难度,设计了以两反射镜为头部单元的全景环带红外光学系统。该系统在奈奎斯特频率(20线对/mm)处调制传递函数优于0.5;全视场像元(25μm×25μm区域内)能量集中度优于65%,像质评价结果表明其成像品质良好。该设计在缩小系统体积、提高光学设计优化效率方面有很大的改进,满足超大视场实时成像的应用需求。

摘要：折反射全景光学成像系统具有平面对称光学系统的成像特性,提出应用光焦度控制方程和超大视场光学系统六阶波像差理论来初步确定系统结构初始参数,在此结构基础上,应用Zemax软件对其进行设计和优化,得到了一款仅由1块偶次非球面反射镜和6块折射透镜组成的折反射全景光学成像系统。该系统工作在可见光波段,全视场角范围为12°~178°,F数为3.5,其像差得到了较理想校正,调制传递函数在空间频率40 lp/mm处均大于0.37,成像性能较好,满足实际应用要求。同时,对设计的系统进行了公差分析。

摘要：为了使变焦光学系统能够实现超大视场以及大孔径高分辨率成像,提出一种能够有效指导此类系统的设计方法。通过分析变焦光学系统的原理以及比较其变焦补偿方式,确定采用全动型补偿方式来实现整个系统的变焦。根据初级像差的理论并结合ZEMAX软件得到系统较合适的初始结构参数,对其进行优化设计可以得到一款由14片折射透镜组成的大孔径以及超大视场变焦系统,该系统的工作波段为400~700 nm,焦距范围为6.54~17.00 mm,变倍比为2.6,全视场角范围为60°~178°,F数为2.8,调制传递函数值在奈奎斯特频率55.6 lp/mm处均大于0.40,说明系统的成像质量较好且满足设计要求。

摘要：针对超大视场红外凝视成像系统用于目标检测时存在的背景复杂、杂波干扰多、目标信息少等问题,提出了基于空时域融合处理的目标检测方法。该方法在空域部分优化设计Robinson算子,完成单帧图像的目标初始检测;然后结合超大视场成像特性,利用基于天地线检测的图像区域自动划分和空域虚警抑制方法,有效滤除非目标检测区中的疑似目标。在时域部分则兼顾目标时域特征,采用基于时域多特征约束的邻域判决法对真实目标进行时域确认。开展了月空背景下的空中目标检测试验,验证了本文算法的有效性。试验表明:经空域部分处理后,原始图像中的背景杂波干扰大大减少,目标局部信噪比提高了1.3倍以上,而且疑似目标数目减少了70%;经时域部分处理后,可成功检测出红外弱小目标,并输出其轨迹,检测概率在95%以上,而虚警率不足1.5%,最低目标检测信噪比为2.86。实验表明:本文方法适用于超大视场图像的红外弱小目标检测,对地物背景、恒亮孤立点源、瞬时强噪声等干扰有较强的抑制能力,对点状运动目标有良好的检测效能。

摘要：为了设计出适用于超大视场红外鱼眼告警系统的有效算法,对超大视场红外鱼眼告警系统所拍摄的红外图像进行分析,结果发现:超大视场红外图像中目标只表现为一个点,红外图像的背景非常复杂;对于天空背景,随着仰角的增大,其辐射亮度逐渐变小,目标的运动轨迹被弯曲,并随视场角的增大其弯曲程度越甚。从红外鱼眼镜头的设计理论出发,对系统的像面照度进行了分析,并采用美国光电工业公司的CDS100-04型黑体作为标准辐射源对分析结果进行了实验验证,结果表明:不同位置处灰度值的相对标准偏差仅为2.26%,说明该系统的像面照度是均匀的;最后,对系统的作用距离进行了分析,其作用距离约为9.6 km,基本满足实际需要。

摘要：研制了一种基于DSP(TMS320C6414)和FPGA(XC2V2000)的超大视场红外目标实时检测图像处理系统。文章详细分析了系统中图像采集、图像处理、伺服系统以及人机接口等模块的工作原理和流程。通过在此系统上运行超大视场红外图像的目标检测与跟踪算法,试验表明目标检测与跟踪效果明显。系统采用模块化设计,计算效率高,工作稳定可靠。

摘要：光学遥感器正朝着高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、大视场等方向发展。在传统空间遥感系统的研制过程中,分辨率与大视场互为矛盾,但在某些场合下,不仅需要图像具有较高的分辨率,而且需要具有较大的视场。解决这一矛盾对空间光学的发展具有积极作用。文章介绍了一种新型多尺度单心光学系统,从其设计原理出发,给出了一个多尺度单心光学系统的设计实例。经验证该系统能够实现大视场,像面照度均匀、畸变小,全视场具有一致分辨率,无需扫描即可获取大视场图像。文章介绍的这种成像系统结构对未来超大视场高分辨率空间遥感器的设计提供了参考。

摘要：热红外成像光谱仪广泛应用于工业研究、环境监测以及自然资源探测等多个领域。随着大面阵红外探测器技术的发展,大视场大相对孔径热红外光谱仪已成为遥感领域新的发展方向。本文介绍了一种基于凸面光栅的同轴Offner结构,对常规Offner结构进行改进,仅使用一块大凹面反射镜,在凸面光栅的位置插入带有负像散的校正透镜。设计验证结果表明,这种结构在热红外波段具有非常优异的表现,较传统Offner结构能实现更大的视场,更小的F数。最后利用这种结构设计了60 mm狭缝视场,F数为2的热红外光谱仪,其成像弥散斑直径小于5μm,MTF达到衍射极限。该热红外光谱仪系统结构紧凑,非常适合航天航空遥感的应用。