[實用新型]一種基于目標場景的凝視型熱像儀校正機構

有效

• 申請號: 201120064150.0
• 申請日: 2011-03-11
• 公開（公告）號: CN202018341U
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 趙進豪;周丁力;趙媊媊
• 申請（專利權）人: 趙進豪
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 曹志霞;李贊堅

技術領域

本實用新型涉及成像儀領域，確切地說是指一種基于目標場景的凝視型熱像儀校正機構。

背景技術

隨著紅外熱成像技術的不斷發展和軍事應用需求的強力推動，紅外探測器在熱像儀中的應用從上世紀70年代末期開始由第一代的多元探測器發展到第二代線陣焦平面進而到目前廣泛應用的第三代的凝視型焦平面器件。探測器的紅外敏感元規模也由第一代的幾十像元發展到了幾萬乃至幾十萬甚至上百萬像元。在軍事領域廣泛應用于光電搜索和跟蹤系統、晝夜型瞄準具、三光合一的光電轉塔和吊倉、制導武器導引頭等諸多領域。在軍事領域的應用往往面臨苛刻的使用環境和條件，比如熱像儀安裝在飛機、直升機光電轉塔上對地面或空中目標進行搜索、測量時要求熱像儀在目標區域環境溫度或場景迅速變化條件下正常工作而不允許頻繁校正；以紅外探測器為導引頭的遠程導彈或以熱像儀為瞄具的武器系統，由于運載體或受控戰斗部處于高速飛行運動狀態，作為主要導引依局的紅外圖像中斷都可能引發嚴重后果。

目前利用第三代凝視型焦平面器件所開發的熱像儀整機內部通常在紅外鏡頭目鏡和探測器窗口之間設計有一個可切入光路的不透紅外光線的金屬檔片機構，在熱像儀開機階段和使用過程中利用檔片的均勻輻射面為參考進行本底校正，以改善圖像的質量和均勻性。其基本原理是為紅外圖像處理的計算過程提供一組代表均勻背景輻射的參考數據和偏置，同時消除系統固有雜散光的干擾和光學設計、加工缺陷等多重作用。由于探測器響應的非均勻性限制，當這個的檔片的溫度比較接近目標的環境溫度時探測器會工作在經過校正后比較理想的線性區域，也就能獲取到比較好的紅外圖像質量，反之探測器會偏離到校正區域以外的非線性區域工作，探測器本身的非均勻性和缺陷就會暴露出來，圖像質量會隨之劣化和下降。由于探測器、處理電路和電源以及檔片機構通常是裝在一個密閉的外殼內，這個殼體外部往往還套有光電轉塔或吊艙外殼，吊艙內還有大功率激光測距機或激光照射器、電源、電機、伺服電路等高功耗部件，隨著系統和熱像儀工作時間的增加，吊艙內部小環境的溫升會遠高于環境溫度。另外的影響因素是由于載機或載體的飛行高度變化引起的溫度迅速變化，會造成實際的系統雜散光能量值和特性偏離開機初期的狀態，仍然使用開機初期的本底校正數據就不能很好消除這些雜散光干擾。還由一種情況是由于吊艙系統的穩定、減振需要將熱像儀安裝在一個活動支架上，光學鏡頭和吊艙紅外窗口之間夾角并不固定，而是有一定活動范圍。在轉塔或吊艙轉動搜索目標時某些角度下紅外窗口會將轉塔內部的高輻射物體的能量反射進入紅外系統的光路，使得系統的雜散光干擾變的非常復雜和不可預測；同時由于熱像儀內部的溫升帶來的檔片溫度升高造成采集的校正數據也偏離了實際的目標區域背景輻射能量，會使得探測器工作在偏離校正范圍的非線性區；還有一個因素是由于熱像載體的迅速和遠程運動，例如飛機迅速升降、目標搜索區域的迅速變換(對空、對地、對海、半天半海、半天半地)，導彈遠距離飛行跨越不同氣候地域等原因造成的目標區域場景和背景變換引起的校正數據和實際目標場景能量不一致等等多重不利因素綜合作用造成隨著工作時間的增加熱像儀的紅外圖像不斷劣化和衰退，此時只能通過重新做校正、更新校正數據來改善這種固有干擾。然而如上所述此時即便用溫度升高了的校正檔片來采集本底數據也難以獲得比較理想的效果。

另一個方面來看，這種傳統的校正模式還會帶來由于機械動作延時和數據采集時間引起的圖像短暫中斷，這在軍事領域的很多應用場合下也是不允許發生的，前面已經做了說明。在實際應用中有經驗的操作手往往會不啟用這樣的傳統校正方式而是將吊艙紅外窗口轉向飛行器機身，讓蒙皮覆蓋熱像視場區域或者是選擇天空或相對均勻的地面背景做“外校正”以獲取較好的校正效果。然而這種校正方法所引起的圖像中斷時間會更長，而且當目標場景或飛行高度變化后同樣會繼續發生圖像劣化，還可能還會貽誤戰機。對于無人機和導彈等沒有操作手的使用情況還無法進行這樣的“外校正”操作。

實用新型內容

針對上述缺陷，本實用新型解決的技術問題在于提供一種基于目標場景的凝視型熱像儀校正機構，熱像儀在目標區域環境溫度或場景迅速變化條件下正常工作而不必頻繁校正；或者要求熱像儀在光電轉內部等惡劣高溫環境下長時間穩定工作，同時保持圖像質量的穩定。

為了解決以上的技術問題，本實用新型提供的基于目標場景的凝視型熱像儀校正機構，包括調制機構，所述調制機構包括調制盤和驅動電機，所述驅動電機帶動所述調制盤旋轉，所述調制盤邊緣設置有多個洞口，所述洞口間隔設置有紅外校正鏡片，所述調制盤的紅外校正鏡片對準熱像儀鏡頭的入射光束。

優選地，所述紅外校正鏡片鍍有紅外增透膜。