留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于红外辐射特性系统实现对面目标测量

乔铁英 蔡立华 李宁 李周 李成浩

乔铁英, 蔡立华, 李宁, 李周, 李成浩. 基于红外辐射特性系统实现对面目标测量[J]. 中国光学(中英文), 2018, 11(5): 804-811. doi: 10.3788/CO.20181105.0804
引用本文: 乔铁英, 蔡立华, 李宁, 李周, 李成浩. 基于红外辐射特性系统实现对面目标测量[J]. 中国光学(中英文), 2018, 11(5): 804-811. doi: 10.3788/CO.20181105.0804
QIAO Tie-ying, CAI Li-hua, LI Ning, LI Zhou, LI Cheng-hao. Opposite target measurement based on infrared radiation characteristic system[J]. Chinese Optics, 2018, 11(5): 804-811. doi: 10.3788/CO.20181105.0804
Citation: QIAO Tie-ying, CAI Li-hua, LI Ning, LI Zhou, LI Cheng-hao. Opposite target measurement based on infrared radiation characteristic system[J]. Chinese Optics, 2018, 11(5): 804-811. doi: 10.3788/CO.20181105.0804

基于红外辐射特性系统实现对面目标测量

doi: 10.3788/CO.20181105.0804
基金项目: 

国家自然科学基金项目 5167506

详细信息
    作者简介:

    乔铁英(1978-), 男, 辽宁葫芦岛人, 硕士研究生, 高级工程师, 主要从事靶场测量方面的研究。E-mail:495889009@qq.com

    李周(1989-),男,山东临沂人,博士研究生,主要从事红外辐射特性测量系统的定标和非均匀性校正方法方面的研究。E-mail:lizhou13@mails.ucas.ac.cn

  • 中图分类号: TN216

Opposite target measurement based on infrared radiation characteristic system

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 5167506

More Information
  • 摘要: 地基红外经纬仪是测量空间军事和科学目标红外数据的重要手段之一。随着现代武器技术在隐身上方面的快速发展,面源体测量越显重要,而辐射亮度是面源红外作战的关键性指标。因此研究可靠的面积分析方法和辐射亮度计算方法对测试航空目标的隐身性能以及研制面源红外假目标具有重要的意义。本文提出一种简单可靠的面目标的提取方法,并利用该面源提取方法在某ϕ600 mm口径的红外经纬仪上进行辐射测量,测量数据经大气修正后将与标准亮度值进行比较。实验结果表明,利用本文提出的方法反演的辐射亮度的最大误差为11.38%,均方根误差为7.36%。

     

  • 图 1  平行光管定标法原理示意图

    Figure 1.  Schematic of the collimator calibration

    图 2  均匀大面源黑体法定标原理图

    Figure 2.  Calibration schematic of uniform large surface source blackbody

    图 3  地基红外系统辐射特性测量示意图

    Figure 3.  Schematic of radiation characteristics measurement for base-ground infrared system

    图 4  面源目标辐射特性测量原理图

    Figure 4.  Schematic of radiation characteristic measurement for surface target

    图 5  不同积分时间定标拟合曲线

    Figure 5.  Calibrating fitting curves at different integration times

    图 8  在830 m处获得中波红外图像

    Figure 8.  Mid-wave infrared image of obtained at 830 m

    表  1  定标检测误差

    Table  1.   Error of calibration detection

    黑体温度/℃ 2 000 μs误差/% 3 000 μs误差/%
    25 -2.06 -2.01
    35 0.83 0.83
    45 1.90 1.88
    55 1.36 1.37
    65 0.66 0.67
    75 -0.31 -0.35
    85 -1.04 -1.08
    95 -1.85 -1.88
    均方根误差 1.38 1.39
    下载: 导出CSV

    表  2  面目标的测量结果

    Table  2.   Measurement results of surface target

    积分时间/μs 温度/℃ 标准辐射亮度/(W·m-2·sr-1) 测量辐射亮度/(W·m-2·sr-1) 测量误差/%
    2000 50 3.084 6 3.335 2 8.12
    60 4.161 5 4.635 0 11.38
    70 5.520 9 5.969 9 8.13
    80 7.212 4 7.506 5 4.08
    90 9.289 8 9.344 4 0.59
    100 11.810 4 11.372 5 -3.71
    110 14.835 1 14.223 4 -4.12
    3000 50 3.084 6 3.095 8 0.36
    60 4.161 5 4.352 6 4.59
    70 5.520 9 5.824 2 5.49
    80 7.212 4 7.277 4 0.90
    90 9.289 8 9.132 4 -1.69
    100 11.810 4 11.142 3 -5.66
    110 14.835 1 13.636 1 -8.08
    下载: 导出CSV
  • [1] 杨词银, 张建萍, 曹立华.基于实时标校的目标红外辐射测量新方法[J].红外与毫米波学报, 2011, 30(3):284-288. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyhmb201103022

    YANG C Y, ZHANG J P, CAO L H. Infrared radiation measurement based on real-time correction[J]. Infrared Millim. Wave, 2011, 30(3):284-288.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyhmb201103022
    [2] 李波.红外隐身技术的应用及发展趋势[J].中国光学, 2013, 6(6):818-823. http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9083.shtml

    LI B. Application and development trend of infrared stealth technology[J]. Chinese Optics, 2013, 6(6):818-823.(in Chinese) http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9083.shtml
    [3] 张晓龙, 刘英, 孙强.高精度非制冷长波红外热像仪的辐射定标[J].中国光学, 2012, 5(3):235-241. doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2012.03.007

    ZHANG X L, LIU Y, SUN Q. Radiometric calibration of uncooled long-wave infrared thermal imager with high-precision[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3):235-241.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2012.03.007
    [4] 李宁, 张云峰, 刘春香, 等.1 m口径红外测量系统的辐射定标[J].光学精密工程, 2014, 22(8):2054-2060. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gxjmgc201408011

    LI N, ZHANG Y F, LIU CH X, et al.. Calibration of 1 m aperture infrared theodolite[J]. Opt. Precision Eng., 2014, 22(8):2054-2060.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gxjmgc201408011
    [5] SUN Z Y, CHANG S T, ZHU W. Radiometric calibration method for large aperture infrared system with broad dynamic range[J]. Applied Optics, 2015, 54(15):4659-4666. doi: 10.1364/AO.54.004659
    [6] 张晓龙, 刘英, 王健, 等.不同非均匀性校正温度的红外测温技术[J].中国光学, 2014, 7(1):150-155. http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9109.shtml

    ZHANG X L, LIU Y, WANG J, et al.. Infrared thermometry technology with different nonuniformity correction temperatures[J]. Chinese Optics, 2014, 7(1):150-155.(in Chinese) http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9109.shtml
    [7] 常松涛.红外经纬仪结构设计及提高其辐射测量精度的关键技术研究[D].北京: 中国科学院大学, 2015.

    CHANG S T. Research on infrared theodolite design and key technologies to improve the radiometry precision[D]. Beijing: University of the Chinese Academy of Sciences, 2015.(in Chinese)
    [8] 曹立华, 李宁, 杨词银, 等.3~5μm红外探测器的辐射定标[J].红外与激光工程, 2012, 41(4):858-864. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2012.04.006

    CAO L Y, LI N, YANG C Y, et al.. Radiation calibration for 3~5μm infrared detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(4):858-864.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2012.04.006
    [9] 罗茂捷, 周金梅, 傅景能, 等.考虑积分时间变量的红外系统辐射响应定标[J].红外与激光工程, 2013, 42(1):36-40. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.01.007

    LUO M J, ZHOU J M, FU J N, et al.. Integration time as variable for radiometric calibration of infrared system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(1):36-40.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.01.007
    [10] 孙志远, 常松涛, 朱玮, 等.应用内外定标修正实现红外测量系统辐射定标[J].光学精密工程, 2015, 23(2):356-362. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201502006

    SUN ZH Y, CHANG S T, ZHU W, et al.. Radiation calibration of infrared system by amendment of inner and outer calibration[J].Opt. Precision Eng., 2015, 23(2):356-362.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201502006
    [11] 杨词银, 张建萍, 曹立华.基于大气透过率比例校正的目标辐射测量[J].光学精密工程, 2012, 20(7):1626-1635. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201207029

    YANG C Y, ZHANG J P, CAO L H. Infrared radiation measurement based on proportional corrected atmospheric transmittance[J]. Opt. Precision Eng., 2012, 20(7):1626-1635.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201207029
    [12] 杨词银, 曹立华.大口径红外光电系统辐射定标及误差分析[J].红外与激光工程, 2014, 40(9):1624-1628. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201109005

    YANG C Y, CAO L H.Radiation calibration and error analysis for a large-aperture infrared opto-electric system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 40(9):1624-1628.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201109005
    [13] 孙志远, 王旻, 常松涛.环境温度对红外辐射测量精度的影响及修正[J].激光与红外, 2014, 44(5):522-527. doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2014.05.010

    SUN ZH Y, WANG M, CHANG S T. Effect and correction of environmental temperature on infrared radiation measurement precision[J]. Laser & Infrared, 2014, 44(5):522-527.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2014.05.010
    [14] 孙志远.基于中波红外探测器的常温目标测温实验研究[D].长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2008.

    SUN ZH Y. Experimental research of temperature measurement on the target in normal temperature based on MWIR detector[D]. Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Science, 2008.(in Chinese)
    [15] 李周, 乔彦峰, 常松涛, 等.宽动态范围红外辐射测量系统快速定标算法[J].红外与激光工程, 2017, 46(5):0617003. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201706025

    LI ZH, QIAO Y F, CHANG S T. High-speed calibration and non-uniformity correction for wide dynamic range infrared radiometric system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5):0617003.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201706025
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1676
  • HTML全文浏览量:  351
  • PDF下载量:  198
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-25
  • 修回日期:  2018-02-12
  • 刊出日期:  2018-10-01

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要通知

    2024年2月16日科睿唯安通过Blog宣布,2024年将要发布的JCR2023中,229个自然科学和社会科学学科将SCI/SSCI和ESCI期刊一起进行排名!《中国光学(中英文)》作为ESCI期刊将与全球SCI期刊共同排名!