红外成像探测技术发展趋势浅谈

2018-07-04浙江红相科技股份有限公司张昌义

电子世界 2018年12期

浙江红相科技股份有限公司张昌义

在我国，红外探测技术的发展历史已经接近60年，而红外成像探测技术的发展时间也超过40年，受不同发展阶段的历史因素推进，接受了实战考验，所以在体制、方法、应用以及理论等方面取得了理想的发展成绩。伴随红外成像探测技术的快速发展，其在各领域中的应用性能也随之提高。特别是在新时期背景下，红外成像探测系统目标与环境有所改变，且为红外成像探测系统研制与生产提供必要支持的相关技术也随之改变。当前，红外成像探测技术发展速度明显加快，以期能够与全新的战争形态及作战方式相适应。由此可见，深入研究并分析红外成像探测技术发展趋势具有一定的现实意义。

1.多种因素改变对红外成像技术发展带来的影响

伴随目标、任务使命与环境的改变，使得红外成像探测系统在体制、技术与理论等方面的发展发生了变化[1]，归纳成表一：

表一目标、任务使命、环境改变对红外成像技术发展影响

2.红外成像探测技术的发展历程

合考虑红外成像探测系统发展的历史进程，可以将其总结成两个个不同阶段，如表二所示：

表二红外成像探测技术发展阶段

通过以上对红外成像探测技术发展影响因素的分析和研究，综

3.红外成像探测技术发展现状

根据实践调查研究结果显示，现阶段红外成像探测技术的发展现状可以通过表三内容体现出来：

表三红外成像探测技术发展状况

4.红外成像探测技术未来发展趋势

4.1 新型多光谱红外成像技术的发展

所谓的多波段探测亦或是多光谱成像，具体指的就是不低于一个的红外谱段探测由目标发射辐射，属于机载敏感应用中目标进行探测与识别的有效路径[6]。现阶段，多波段探测器的实际应用领域广泛，但始终以探测器和光学单元耦合为主要方式，而这种较为直接的技术路径很容易引发现实问题，受谱段细分的影响，目标截获的距离也很近。

为了对多光谱成像受谱段细分影响出现目标截获距离较近问题加以解决，美国致力于对全新自适应光谱成像器的研发，以期对常规性的多光谱与超光谱成像缺点加以克服[7]。

其中，自适应多光谱红外成像是对常规红外焦平面陈列以及光学系统的综合应用，亦或是对智能化规模较大的集成探测芯片加以利用，保证可以同时探测诸多波段光谱，达到自适应谱段选择的要求，确保局部的背景与目标，亦或是所需识别材料对比度达到最大状态，具备更为理想的空间分辨率与目标识别力，加快工作的速度，节省成本的支出。

现阶段，已经成功研制了新型自适应光谱成像器，能够实时调整光谱通道数量，并且跟随威胁场景匹配相对应的识别功能，这一全新的自适应光谱成像器也为焦平面阵列发展提供了必要的保障[8]。除此之外，以MENS为基础的可调谐红外探测器随之发展，而且致力于对自适应焦平面陈列的全面推进，对多光谱可调谐红外探测器结构进行了有效地验证。若自适应焦平面陈列能够实现在侦察、精准瞄准以及战场监视方面充分发挥红外成像系统性能的目标。

4.2 红外与多光谱偏振成像探测技术的发展

众所周知，红外偏振成像技术不仅具备亮度与颜色功能，同样也是全新目标特性的一种成像传感器模式。对于地球表面亦或是大气中的所有目标，当其处于反射亦或是发射辐射的状态，就会因其自身性质与光学基本定律确定其偏振特性。需要注意的是，各物体亦或是相同物体，在处于不同状态的时候，所形成的偏振信息也存在差异，并且关乎波长，进行构建偏振光谱。正是因为偏振信息与辐射有本质区别，所以通过对偏振成像探测方式的应用，能够保证在更为复杂的辐射环境中对有价值的信号加以检测，并通过成像形式将隐藏军事目标显示出来。

在短波红外与长波红外波段，偏振成像获得了理想的收益，特别是和变化检测的有效结合。在多光谱成像和偏振成像相互结合的基础上，即可更好地提供高维目标信息[9]。英国与美国已经也成功研发了短波红外传感器、中波红外传感器与长波红外传感器，借助了多路复用技术，对空域数据与偏振数据进行了快速地获取，并且所获得的数据信息能够在国土安全方面得到运用[10]。

4.3 自适应编码孔径多光谱红外成像/偏振红外成像技术的发展

以自适应编码孔径为基础的分辨率较高且大视场成像，只是对部分优势加以利用，而其他的优势尚未被开发[11]。在压缩传感器与编码孔径摄像机应用领域拓展的过程中，即可对光谱以及偏振的特征加以利用，对场景物体予以合理化地识别。而在编码孔径成像方面，则能够加工离散滤波器加设至瞳孔面自适应掩膜内部，并对探测器阵列衍射光线色散加以调整，就能够在光谱仪编码孔径中构成相应的场景图像。