探討紅外焦平面圖像處理系統研究

梅杰

摘要：在現代戰爭中，紅外焦糖平面圖像處理所具有的作用越來越重要。對于紅外焦平面圖像處理系統的發展歷程，還有其裝備的研制，以及實際改進的情況，依次進行了相應的介紹，指出了航電系統在現代戰爭中，所具有的重要性以及優勢，然后對集中紅外焦平面圖像處理系統的性能和其特征進行了探討，最后對紅外焦平面圖像處理系統的發展動向進行了分析和論述。

關鍵詞：紅外焦平面；圖像處理；分析

一、紅外焦平面圖像處理系統結構分析

紅外焦平面圖像處理系統的構成部分，主要包括紅外焦平面陳列、溫度控制系統以及圖像信息處理系統，如下圖1所示。作為成像系統的探測器件，紅外焦平面陳列將紅外圖像信息，提供了整套圖像處理系統；作為整套系統當中的重要部分，圖像信息處理系統，將驅動信號，還有電源等都全部提供了紅外焦平面陳列，并且對于紅外焦平面陳列，將圖像信號輸出的特征，對信號進行實時處理。在紅外焦平面全部陳列單元自身基準中，溫度控制系統主要是用來確保其穩定性的，不但可以將輸出信號的信噪比得到顯著的提高，還能夠將紅外焦平面陳列的響應靈敏度，得到進一步的提高。

二、紅外焦平面陳列

（一）紅外焦平面陳列原理

事實上，通過采取集成電路制造等有關的技術，然后進行制作的一個規模較大的紅外探測器陳列，即為紅外焦平面陳列。經過紅外光學系統成像，空間中所發射的紅外線在紅外焦平面陳列的感光元件上，對于所接收到的光信號，紅外探測器通過轉換電信號之后，并實施積分放大等，并借助信號傳輸系統等，最終往監視系統上進行送達。組成紅外焦平面陳列的部分，主要包括讀出電路以及紅外探測器。

在紅外焦平面陳列當中，紅外探測器有著非常重要的作用，按照其探測原理存在的不同，可以將其分為兩大類。第一，光子探測器。光子探測器主要在長波紅外波段以及中波紅外中進行工作，通過對固體光電效應進行利用，從而達到制作的目標。如果進行細分，可以將光子探測器分為兩種，即光伏型和光電導型探測器。第二，熱探測器。熱探測器的實現，主要是通過對物體紅外輻射所具有的熱效應的利用，從而達到目標的，一旦紅外輻射到熱探測器的探測單元時，其溫度就會增加，從而導致材料發生物理特性的變化，讓器件有相應的點產生并且輸出，通過對其輸出量進行測量，可以得知，紅外輻射所帶給探測器的強度。在開發非制冷紅外焦平面陳列中，此種技術使用的比較多，可以分為兩種，即微測輻射熱計和熱釋電探測器。

（二）紅外焦平面陳列光譜響應特征

光子探測器電信號的產生，主要是按照所探測到的光子數量而實現的，再按照光信號所具有的強度，然后對入射輻射能量的大小進行感知。作為一種無選擇性的探測器，基本上對于所有波長的紅外輻射，熱探測器都有一樣的光譜響應。

對于探測器的探測光譜的響應范圍，紅外探測器的光學系統設計也會產生一定的影響，比如光學窗口材料，如果以采取金屬鍺為主，那么對于探測器而言，可以將其的波段紅外光的透過率，提高到8μm～20μm，而相對比其它波段的紅外輻射的透過率，其相對而言還是比較低。

（三）紅外焦平面陳列技術指標

在結構上，紅外焦平面陳列相對而言還是比較復雜的，同時其還有著較多的特性參數，并且對于紅外焦平面陣列的工作性能，這些參數還要從不同的角度進行反映。如果紅外探測器的體制不同，那么其特性參數也會存在著一定的差異，對比實施單元探測器的光機掃描型系統而言，在性能方面，紅外焦平面陳列系統得到了較為明顯的提高。

（四）紅外成像

對于人眼沒有辦法感知的紅外輻射發布信息，則通過紅外成像系統產生的紅外圖像，從而以紅外圖像信號的方式進行輸出。而對于經過輸出的紅外圖像信號，則需要借助顯示系統才可以得到顯示，圖像經過顯示系統顯示之后，通過人眼是可以對可見光圖像進行感知的，此過程將紅外圖像轉換為可見光圖像得到了較好的實現。

三、發展分析

在研究紅外焦平面圖像處理系統上，經過分析可以采取如下的方法。第一，實施正組補償方法經連續變焦得以實現。第二，對透鏡的材料類型進行合理的選擇。考慮到在溫度上，紅外光學系統具有一定的敏感性，因此對于透鏡的材料類型，應該進行合理的選擇。從初步對光學進行設計時，就需要將溫度所帶給系統的影響降低到最小。經常采用紅外材料中，在折射率溫度變化系數上，Si和Ge都相對比較低，而且相較于Ge，Si的價格比較低，基于此，作為變焦系統的材料，可以考慮選擇Si，針對一些透鏡可以選擇使用Ge，從而達到對色差校正的目標。

結束語：

隨著不斷研制和開發紅外焦平面圖像處理系統，這讓紅外成像系統擁有了越來越好的性能，同時也顯著提高了其的可靠性。一旦有局部戰爭等情況發生時，針對防空反導而言，可以對紅外焦平面圖像處理系統進行適時的運用，從而更好的進行紅外成像探測等，就可以對自身目標的安全進行有效地保護。

參考文獻：

[1]胡仕明.基于PICO384的紅外成像與數字傳輸技術研究[D].南京理工大學，2016.

[2]吳茂東.基于FPGA的紅外成像系統[D].重慶大學，2016.