[發明專利]一種雙波段探測器及利用雙波段探測器的過采樣探測方法

有效

• 申請號: 201210058493.5
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102540273A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 周峰;吳立民;張文昱;劉兆軍;張濤;張寅生;胡斌;王彬;劉義良;蘇云;龍亮
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種雙波段探測器及利用雙波段探測器的過采樣探測方法。

背景技術

隨著紅外探測技術的發展，單譜段探測已經不能滿足特定應用要求，因此，需要一種可以同時探測短波和中波的雙譜段紅外探測器。

對于對遠距離的點源弱目標的探測，目標在焦面上形成的彌散斑，通常小于一個探測器的像元面積。采用傳統的單陣列、常規采樣掃描成像方法，目標在圖像上是一個覆蓋單個像元的亮斑。如果探測器焦面某些像元存在噪聲，在圖像上也會形成單個像元的亮斑。因此單幀圖像無法提取出目標。只有通過多幀圖像的關聯分析，根據圖像上亮斑的幅值變化及運動特性，才能提取疑似目標。

現有的探測器采用短波或中波單一譜段探測，在使用過程中為了得到短波和中波的圖像，需要在光學系統中增加復雜的分光系統，不僅會產生光學遮欄，而且增加了系統復雜度，降低了系統可靠性。現有的探測器采用常規采樣模式，即奇、偶通道中的像元沒有重疊。當紅外點目標橫跨奇偶像元時，目標能量將會分散在兩個像元上，降低了單個像元上的信號強度，對目標能量的探測產生不利影響。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種雙波段探測器以及利用該雙波段探測器的過采樣探測方法，采用本發明所述設備并結合所述過采樣探測方法可以在對點源弱目標進行探測時，實現對點源弱目標所成圖像的過采樣的雙波段探測，為獲取更加精確獲取點源弱目標提供了必要條件。

本發明的技術解決方案是：

一種雙波段探測器，包括探測器基板，還包括：平行安裝于探測器基板上的短波探測器和中波探測器，所述短波探測器或中波探測器中的探測器芯片分別分為兩行，并以品字形交錯排列；

所述短波探測器或中波探測器的探測芯片中均具有2組沿推掃方向前后排列的像元，每組像元按N行M列的矩陣形式排列；在推掃方向上，第一組的第N行像元與第二組的第1行像元間的間距為像元寬度的整數倍；其中，N為時間延遲積分級數。

進一步的所述短波探測器或中波探測器的每個探測器芯片的兩組像元中，具有相同行號與列號的像元在垂直于推掃方向上錯位半個像元排列。

一種采用所述雙波段探測器的過采樣探測方法，包括以下步驟：

步驟1：根據對目標的推掃速度v，確定探測器的曝光頻率f＝kv/l，其中，l為同一組像元中相鄰兩行間的像元中心間距；k為探測器在時間上的過采樣級數；

步驟2：所述探測器中的短波探測器和中波探測器中的像元分別根據曝光頻率對目標進行曝光，獲得每個像元的曝光圖像；

步驟3：在短波探測器或中波探測器中，分別對兩組像元獲得的曝光圖像進行重組形成目標圖像數據；其中，在推掃方向上排列靠后的一組像元輸出目標圖像數據的奇像素；在推掃方向上排列靠前的一組像元輸出目標圖像數據的偶像素。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明將兩個波段的探測器拼接在一個基板上，從而解決了探測系統分光問題，省去了復雜的分光系統，進而減少了探測系統的光學遮攔。同時，在每個波段的探測器芯片上，兩組像元中行號與列號相同的像元在錯位半個像元排列，使得奇偶像元在空間上有一定的重疊，不會出現點目標能量被分散探測的情況，空間上重疊的奇偶兩個像元會同時探測到點目標的全部能量，并且此種排列可以實現在空間上的過采樣，同時進一步結合按照推掃時間形成的時間上的過采樣，可以使得目標在圖像長、寬兩個方向拉伸，形成一個覆蓋多個像元的大塊亮斑，這樣可以與噪聲形成的亮斑區分開。進一步的如前所述，在工作于過采樣模式下，可以使獲得的亞像元尺度的目標經采樣后發生拓展，在單幀圖像上實現目標由亞像元形態到具有可預測形狀的多像元形態的轉化，成為具有特定的幾何形狀和能量分布特征的圖像，在有效抑制噪聲的基礎上，有利于目標的快速實時提取與識別。

附圖說明

圖1為本發明短波和中波焦平面布置示意圖；

圖2為本發明短波或中波探測芯片結構圖；

圖3為本發明探測芯片中像元陣列圖。

具體實施方式

本發明所述的雙波段探測器由中波碲鎘汞TDI紅外探測器組件和短波碲鎘汞TDI紅外探測器組件共同拼接在一塊基板上構成。兩個譜段探測器組件分兩排，采用正貼片工藝完成組件拼接。

如圖1所示，若干個短線列短波或中波探測器芯片拼接構成長線列探測器組件，探測器芯片采用品字形交錯排列，且相鄰芯片的兩端有一定數目的像元重疊。結合實際應用中，像元在芯片上的具體位置，可以相鄰芯片旋轉180°，以減小各芯片像元陣列之間的距離，降低拼接難度。