论文部分内容阅读
短波红外的电磁频谱介于可见光和中长波红外之间,具有微光夜视效果好、匹配大气窗口、透雾透霾能力强等特点。近年来,随着短波红外技术的迅速发展,基于铟镓砷(InGaAs)焦平面(FPAs)探测器的短波红外成像仪已经在航空航天、国防军事、生物医学、民用检测等各个领域得到了广泛应用,同时也对短波红外成像仪的性能提出了更高的要求,而短波红外成像仪的噪声特性研究也成为近年来的研究热点。本文主要针对基于国产InGaAs FPAs探测器的短波红外成像仪,以噪声特性研究实验装置为核心,重点研究成像仪的噪声特性。本文首先对短波红外成像仪噪声的来源和影响成像仪噪声的因素进行简要概述,针对FPAs工作温度和积分时间等噪声影响因素,设计了噪声特性研究实验装置。随后基于噪声特性研究实验装置,重点开展短波红外成像仪的噪声特性研究,并在此基础上进一步探索低照度条件下,低温对于短波红外图像的有益效果。本文的主要研究内容以及取得成果总结如下:1)结合短波红外成像仪的优势和应用,对国内外成像仪噪声的现状进行阐述,针对短波红外成像仪的温度特性,设计研发了一款高精度、高效率和低噪声的制冷温控模块(测温范围为-50℃~60℃,测温精度为±0.01℃),实现了对成像仪的有效控温和制冷。开发了短波红外成像仪的噪声特性分析模块,解决了多帧短波红外图像计算量大且繁杂的问题。同时,结合课题组所研制的短波红外成像仪,设计了噪声特性研究实验装置。2)通过噪声特性研究实验装置,运用控制变量法,完成对成像仪工作温度和积分时间等参数的相关数据采集。在大量数据(约16万幅短波红外图像)的基础上,针对不同参数与短波红外成像仪噪声间的关系进行研究。得到了不同参数下的成像仪噪声变化情况。根据得到的噪声研究结果,探索低照度条件下,低温对于短波红外图像的有益效果,进而证明了制冷对于短波红外成像仪的优化作用。