CN117537933A - 基于平面镜的快速非均匀校正装置及其校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电测量领域，尤其涉及基于平面镜的快速非均匀校正装置及其校正方法，方法包括：S1、将红外制冷型探测器、大口径红外光电成像系统、平面镜依次摆放；S2、使平面镜的高发射率面朝向大口径红外光电成像系统，将高发射率面与环境温度相结合作为高温点，通过红外制冷型探测器采集高温图像；S3、使平面镜的高反射率面朝向大口径红外光电成像系统，将高反射率面与其反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过红外制冷型探测器采集低温图像；S4、通过采集的高温图像与低温图像计算校正系数k和b；S5、根据校正系数k和b对大口径红外光电成像系统进行非均匀校正。本发明能够在降低非均匀校正装置成本的同时提高非均匀校正效率。
Description
技术领域
本发明涉及光电测量技术领域，尤其涉及一种基于平面镜的快速非均匀校正装置及其校正方法。
背景技术
大口径红外光电成像系统是靶场光测系统的重要组成部分，随着光电测控技术的不断发展以及未来精细化作战的需求，大口径红外光电成像系统对脱靶量测量、空间目标跟踪以及目标定姿定位具有重要的战略意义。大口径红外成像常常用于弱目标跟踪，非均匀性校正具有非常具有重要的意义。
非均匀性是红外制冷型探测器的固有属性，非均匀性在图像上表现为不规则条纹，非均匀性产生的原因十分复杂，在红外制冷型探测器生产制造过程很难完全消除，一般只能通过非均匀校正来改善探测器的性能。在外场使用时，通常采用两点校正系数进行非均匀性校正，利用辐射黑体向红外焦平面阵列提供两个不同的辐照度，测量红外焦平面阵列对两个不同辐照度的响应计算得出两个校正系数k和b，实现大口径红外成像的非均匀校正。
但大尺寸的辐射黑体制作工艺困难且价格昂贵，并且需要对辐射黑体进行升温，待温度稳定后才能实现校正系数k和b的计算，导致非均匀校正效率低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种基于平面镜的快速非均匀校正装置及其校正方法，在降低非均匀校正装置成本的同时，提高非均匀校正效率。
本发明提出的基于平面镜的快速非均匀校正装置，包括平面镜、光学支架、红外制冷型探测器和冷阑；其中，平面镜与红外制冷型探测器同轴布置在大口径红外光电成像系统的两侧，平面镜可转动固定在光学支架上，使平面镜相对于大口径红外光电成像系统进行转动，将平面镜的非反射面涂黑作为高发射率面，将平面镜的反射面作为高反射率面；冷阑安装在红外制冷型探测器的表面；以及，当高发射率面朝向大口径红外光电成像系统时，将高发射率面与环境温度相结合作为高温点，通过红外制冷型探测器采集高温图像；当高反射率面朝向大口径红外光电成像系统时，将高反射率面与高反射率面反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过红外制冷型探测器采集低温图像。
优选地，在平面镜沿径向的两侧分别固定有旋转轴，在光学支架的筒臂内分别安装有与两个旋转轴相配合的轴承，在光学支架上还开设有定位孔，定位销穿过定位孔后与平面镜的侧壁接触，实现对平面镜的定位。
本发明提出的利用上述快速非均匀校正装置实现的非均匀校正方法，包括如下步骤：
S1、将红外制冷型探测器、大口径红外光电成像系统、平面镜依次摆放；
S2、转动平面镜，使其高发射率面朝向大口径红外光电成像系统，将高发射率面与环境温度相结合作为高温点，通过红外制冷型探测器采集高温图像；
S3、转动平面镜，使其高反射率面朝向大口径红外光电成像系统，将高反射率面与高反射率面反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过红外制冷型探测器采集低温图像；
S4、通过采集的高温图像与低温图像计算大口径红外光电成像系统的校正系数k和b；
S5、根据校正系数k和b对大口径红外光电成像系统进行非均匀校正。
与现有技术相比，本发明的非均匀校正装置无需使用辐射黑体，能够大幅度降低校正成本，还无需使用加热设备，不必等待升温稳定后再进行校正系数k和b的计算，可以提升校正效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的基于平面镜的快速非均匀校正装置的结构示意图。
图2是根据本发明实施例提供的平面镜的结构示意图。
图3是根据本发明实施例提供的大口径红外光电成像系统的非均匀校正方法的流程示意图。
附图标记：平面镜1、高发射率面11、高反射率面12、旋转轴13、大口径红外光电成像系统2、红外制冷型探测器3、光学支架4、冷阑5。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例提供的基于平面镜的快速非均匀校正装置的结构。
如图1所示，本发明实施例提供的基于平面镜的快速非均匀校正装置，包括平面镜1、红外制冷型探测器3、光学支架4和冷阑5，平面镜1与红外制冷型探测器3分别同轴布置在大口径红外光电成像系统2的两侧，平面镜1可转动固定在光学支架4上，使平面镜1能够相对于大口径红外光电成像系统2进行转动，冷阑5安装在红外制冷型探测器3上，大口径红外光电成像系统2固定在光学支架4上。
在平面镜1沿径向的两侧分别固定有旋转轴13，在光学支架4的筒臂内分别安装有与两个旋转轴13相配合的轴承，在光学支架4上还开设有定位孔，当调整好平面镜1的朝向后，通过定位销穿过定位孔与平面镜1的侧壁接触，实现对平面镜1的定位，防止平面镜1继续转动。
图2示出了根据本发明实施例提供的平面镜的结构。
如图2所示，本发明将平面镜1作为辐射源，以代替辐射黑体提供两个不同的辐照度，将平面镜1的非反射面涂黑作为高发射率面11，以及将平面镜1的反射面作为高反射率面12，通过转动平面镜1或是将高反射率面12朝向大口径红外光电成像系统2，或是将高发射率面11朝向大口径红外光电成像系统2。
发射率是指物体散发红外辐射的能力，发射的能量越强表征物体的温度越高。在平面镜1的非反射面用涂料全部涂黑变为全黑面，能够吸收环境光，提高平面镜1的红外辐射能力，因此，平面镜1的全黑面成为高发射率面11，以提供高辐照度。
在平面镜1的反射面镀制有高反膜，变为高反射率面12，尽可能减少对环境光的吸收，以提供低辐照度。
当高发射率面11朝向大口径红外光电成像系统2时，将高发射率面11与环境温度相结合作为高温点，通过红外制冷型探测器3采集高温图像；当高反射率面12朝向大口径红外光电成像系统2时，将高反射率面12与高反射率面12反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过红外制冷型探测器采集低温图像。
图3示出了根据本发明实施例提供的大口径红外光电成像系统的非均匀校正方法的流程。
如图3结合图1和图2共同所示，本发明实施例提供的大口径红外光电成像系统的非均匀校正方法，包括如下步骤：
S1、将平面镜1、大口径红外光电成像系统2、红外制冷型探测器3依次摆放，平面镜1可转动固定在光学支架4上，冷阑5安装在红外制冷型探测器3上。
S2、转动平面镜1，使其高发射率面11朝向大口径红外光电成像系统2，将高发射率面11与环境温度相结合作为高温点，通过红外制冷型探测器3采集高温图像。
当平面镜1的高发射率面11面向大口径红外光电成像系统2时，高发射率面11吸收环境光，向红外制冷型探测器3提供高辐照度，此时红外制冷型探测器3采集的红外图像为高温图像。
S3、转动平面镜1，使其高反射率面12朝向大口径红外光电成像系统2，将高反射率面12与高反射率面12反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过红外制冷型探测器3采集低温图像。
当冷阑5被深度制冷之后，其发出的辐射光线经过大口径红外光电成像系统2入射到高反射率面12，由于高反射率面12具有较高的反射率，将辐射光线原路返回至红外制冷型探测器3，实现自我成像，即向红外制冷型探测器3提供低辐照度，此时红外制冷型探测器3采集的红外图像为低温图像。
S4、通过采集的高温图像与低温图像计算大口径红外光电成像系统2的校正系数k和b。
根据高温图像与低温图像计算大口径红外光电成像系统2的校正系数k和b为现有技术，故在此不再赘述。
S5、根据校正系数k和b对大口径红外光电成像系统2进行非均匀校正。
根据校正系数k和b对大口径红外光电成像系统2进行非均匀校正为现有技术，故在此不再赘述。
当环境温度变化时，重复S1~S4，重新计算校正系数k和b，重新对大口径红外光电成像系统2进行非均匀校正。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于平面镜的快速非均匀校正装置，其特征在于，包括平面镜、光学支架、红外制冷型探测器和冷阑；其中，所述平面镜与所述红外制冷型探测器同轴布置在大口径红外光电成像系统的两侧，所述平面镜可转动固定在所述光学支架上，使所述平面镜相对于所述大口径红外光电成像系统进行转动，将所述平面镜的非反射面涂黑作为高发射率面，将所述平面镜的反射面作为高反射率面；所述冷阑安装在所述红外制冷型探测器的表面；
当所述高发射率面朝向所述大口径红外光电成像系统时，将所述高发射率面与环境温度相结合作为高温点，通过所述红外制冷型探测器采集高温图像；
当所述高反射率面朝向所述大口径红外光电成像系统时，将所述高反射率面与所述高反射率面反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过所述红外制冷型探测器采集低温图像。
2.根据权利要求1所述的基于平面镜的快速非均匀校正装置，其特征在于，在所述平面镜沿径向的两侧分别固定有旋转轴，在所述光学支架的筒臂内分别安装有与两个旋转轴相配合的轴承，在所述光学支架上还开设有定位孔，定位销穿过所述定位孔后与所述平面镜的侧壁接触，实现对所述平面镜的定位。
3.一种利用权利要求1所述的基于平面镜的快速非均匀校正装置实现的非均匀校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将红外制冷型探测器、大口径红外光电成像系统、平面镜依次摆放；
S2、转动所述平面镜，使其高发射率面朝向所述大口径红外光电成像系统，将所述高发射率面与环境温度相结合作为高温点，通过所述红外制冷型探测器采集高温图像；
S3、转动所述平面镜，使其高反射率面朝向所述大口径红外光电成像系统，将所述高反射率面与所述高反射率面反射的冷阑温度相结合作为低温点，通过所述红外制冷型探测器采集低温图像；
S4、通过采集的高温图像与低温图像计算所述大口径红外光电成像系统的校正系数k和b；
S5、根据所述校正系数k和b对所述大口径红外光电成像系统进行非均匀校正。
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