多光谱传感器

多光谱传感器的系统结构,包括光学部分和控制/显示部分。光学部分包括利用离轴3镜面反射光学元件的成像光学元件,以及使用分束器分割光谱部分的分束元件。六个光谱段分为六个探测器,即三个可见光探测器,一个近红外探测器,一个中波红外探测器和一个长波红外探测器。在中心图像周围放置标准温度板以补偿红外探测器的不均匀性。控制/显示部分包括控制器,图像信号处理器,温度控制器和显示器(屏幕),其中控制器,图像信号处理器控制六个光谱段的图像。信号在可见光和近红外光谱段中以8位的速度处理,并且在红外光谱段中以12位的速度处理。数字化图像记录在光盘上。温度控制器将光学系统控制在20°C至40°C。显示屏(屏幕)显示由控制器/信号处理器处理的图像,水平分辨率超过1000线。多光谱传感器的光学路径图,包括成像光学器件和分割光谱的光学元件。成像光学系统使用离轴3镜像光学系统,在宽视场范围内提供宽视场范围和高分辨率的无障碍视野。三镜面像散透镜由两个非球面镜和一个球面镜组成,它成为一个具有远心焦平面的结构。分割光谱的光学元件由四个分束器组成。称为Drude的光谱仪首先将光线分成可见/近红外和红外光谱,然后使用另外三个光束分光器将光谱范围分成三个可见光,一个是近红外,一个是中波红外,一个是长波。红外光谱段。中心图像被发送到具有大约1 / 2.6的放大系数的红外检测器,以校正可见/近红外和中波/长波红外之间的图像差异。具有1000个分量的CCD用于三个可见光谱段和一个近红外光谱段,具有960个分量的HgCdTe线性阵列用于中波红外和长波红外光谱段。在红外多光谱传感器的生产和开发中,国外的研究起步较早,取得了很多成果。 20世纪80年代成像光谱仪的出现是国际遥感发展史上的一项里程碑式的成就,它的出现开启了多光谱成像检测技术的开端。英国率先开发了双色SPRITE探测器,并在TICMII的基础上开发了双频热像仪。 1977年,法国开发了一种实用的双频段搜索和跟踪系统“VAMPIR”。并在两个导弹驱逐舰上安装了该系统。自第一台成像光谱仪(AISI)于1983年由美国喷气推进实验室(JPL)开发以来,对多光谱成像系统的研究越来越活跃。 1922年,美国OKSI公司为可见/近红外和中波红外工作的智能寻求者设计了一种多光谱成像仪。多光谱传感器使用卡塞格伦物镜来聚集入射光,后端使用分束器将500-1000纳米可见/近红外光反射到相应的分裂光子路径中,由256.256-接收元件CCD检测器;使用2.5-5μm的中波。红外辐射通过分束器传输到红外分裂光子路径,并由160.120元的InSb阵列接收。美国军方的联合多光谱计划(JMSP)于1993年11月和1994年6月进行了红外多光谱现场测试。在实验中,对目标和背景的光谱特征进行了全面分析,确定带宽为200μm。对于机载前视红外(FLIR)系统,推荐的工作波段为8.7μm,9.15μm和9.35μm。最近,美国国家导弹防御计划中,可见光,短波红外,中波红外和长波红外四个光谱段用于观察和评估地基动能拦截器对其的影响。拦截超大气层目标。此外,在经典的双频段检测技术中,人们没有对最佳工作频段的探索已经停止。荷兰国防,保密和安全研究所的工作人员提出了一种在中波红外范围内寻找两种最佳波段组合的方法。该方法确定的两个工作带分别为4.49~4.56μm和3.5μm的窄带。该频带组合极大地改善了红外传感器的检测距离。美国“军事导弹防御计划”和“国家导弹防御计划”结合3~5μm和8~12μm波段研究了增压阶段的弹道导弹,更好地实现了成像探测。在这一年中,随着相关技术的快速发展,多光谱传感器已成为高速场景的实时成像检测的可能。 2005年3月,美国导弹防御局(MDA)倡导的小型企业创新计划(SBIR)出现了“瞬态事件的高光谱/多光谱成像”项目。目前,许多国家已投资开发红外多光谱传感器,并开发了四十或五十个独特的多光谱成像传感器。有些已进入商业运营,技术相对成熟。经过多年的发展,国内红外多光谱成像技术取得了长足的进步,包括光学系统的设计,非球面和衍射光学元件,探测器等。研究等不过,由于国内对红外热成像技术的研究起步较晚且接受国外技术的锁定,相比国外的水平和规模还存在一定的差距。