CN202372258U

CN202372258U - 三角形方向红外辨识靶标

Info

Publication number: CN202372258U
Application number: CN 201120449032
Authority: CN
Inventors: 李朝晖
Original assignee: Chinese Flight Test Establishment
Current assignee: Chinese Flight Test Establishment
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-11-11

Abstract

本实用新型属于红外物理学和红外光学成像系统试验技术领域，特别是涉及一种在实验室或外场试验环境中对用于目标探测和方向辨识用途的红外成像系统的性能指标进行标定的红外辨识靶标。本三角形方向红外辨识靶标由圆型支架环和铝质基板构成，铝质基板中心有一个正三角形窗口，铝质基板上表面覆有表面红外辐射涂层，下表面覆有塑料泡沫保温层，圆型支架环为金属材料，与铝质基板上表面螺接。本实用新型使用效果完全满足TOD法的技术要求。另外，与周期性四杆图的四条带图案相比，本三角形测试靶标制作简单、使用方便。

Description

三角形方向红外辨识靶标

技术领域

本发明属于红外物理学和红外光学成像系统试验技术领域，特别是涉及一种在实验室或外场试验环境中对用于目标探测和方向辨识用途的红外成像系统的性能指标进行标定的红外辨识靶标。

背景技术

随着红外焦平面阵列技术的发展，以及高级非线性图像处理技术在新型红外成像系统中的应用，传统的红外成像系统性能度量指标之一最小可分辨温差(MRTD四杆图，如图1所示。)表征红外成像系统性能的不足凸现出来，其适用性受到几个方面的限制：其一是基于MRTD四杆图的测量具有明显的主观性，不同实验过程的测量结果之间存在很大的差异；其二是基于MRTD四杆图的红外传感器性能理论模型仍然归属于线性系统理论范畴，对于非线性因素，如欠采样频谱混淆、微扫描技术等方面的建模明显欠缺；其三是在测试红外焦平面成像系统的MRTD四杆图时，观测到的周期矩形样条输出图像表现出明显的欠采样噪声，而在观测真实场景中的非周期目标时，欠采样噪声并不明显。这说明周期样条的测试效果并不能反映系统对真实目标的观测效果；其四是如果将适用于扫描型红外成像系统现场性能预测的周期准则(即Johnson准则)应用于红外焦平面成像系统时，会导致较大的作用距离预测误差。对此，迫切需要提出新的测试方法、指标和相应的新型测试靶标。

1998年荷兰TNO人类因素研究所的P.Bijl和J.M.Valeton在《TOD，A new method tocharacterize electro-optical system performance》(Proc.SPIE.3377：182-913，1998)研究论文中，提出了一种能表征红外成像系统性能的新方法，即三角方向辨别阈值法(Triangle orientationdiscrimination threshold)，简称TOD方法。该方法是利用正三角形作为测试样条，由观测者通过红外热像仪多次判断三角形方位。但该文献也仅限于说明利用三角形测试样条开展实验测试的方法，并未涉及到三角型红外靶标制作的详细指标、关键技术和制作方法。

发明内容

本发明的目的是：

本发明的目的是提供一套满足实验室或外场环境下能同时兼顾传统扫描型和现代凝视型红外成像系统关于目标最小温度分辨率和方向辨识性能的红外标定靶标，能够尽可能地排除人为主观因素和较多外界环境因素的干扰，科学、定量、客观地评定红外成像系统的性能。

本发明的技术方案是：

三角形方向红外辨识靶标，由圆型支架环和铝质基板构成，铝质基板中心有一个正三角形窗口，铝质基板上表面覆有表面红外辐射涂层，下表面覆有塑料泡沫保温层，圆型支架环为金属材料(最好为铝合金)，与铝质基板上表面螺接；表面红外辐射涂层由表面镀银的铜板材料制作。

本发明的优点是：

本三角形方向红外辨识靶标从根本上解决了MRTD法中由于四杆图案的周期性引起的频谱混叠问题，并且通过平均三角形随机位置，消除了采样阵列上测试图样的实际位置对整个系统方向辨识性能测量的影响，使用效果完全满足TOD法的技术要求。另外，与周期性四杆图的四条带图案相比，本三角形测试靶标制作简单、使用方便。

附图说明

附图1为TOD方法中的四种典型方向的靶标图案布局；

附图2为四种典型方向正三角形靶标图案；

附图3为本发明的正视图；其中，1为正三角形窗口；

附图4为本发明的A-A剖面图，其中，2为铝质基板，3为塑料泡沫保温层，4为表面红外辐射涂层，5为空心圆柱体。

具体实施方式

三角形方向红外辨识靶标，由圆型支架环和2-4mm铝质基板构成，铝质基板中心有一个正三角形窗口，铝质基板上表面覆有表面红外辐射涂层，下表面覆有塑料泡沫保温层，圆型支架环为金属材料(最好为铝合金)，与铝质基板上表面螺接；表面红外辐射涂层由表面镀银的铜板材料制作。

三角形靶标尺寸设计规格如下：

以L表示正三角形靶标的边长，以S表示三角形靶标的角平方根面积，则三角形靶标的角平方根面积可以下式表示：

S = \frac{1}{S_{R}} = \frac{\sqrt[4]{3}}{2} \cdot \frac{L}{f}

式中f为使用本三角形靶标的准直光学系统的有效焦距，SR是靶标角空间频率，表示为角平方根面积的倒数。

这里给出了九组不同尺度的三角形靶标对应尺寸表，如表1所示。

表1九组不同尺度的靶标特征尺寸

本靶标的物理和红外特性要求如下：

1)靶标表面温度均匀度：≤1K；

2)靶标表面辐射面发射率：0.97，均匀度：＜0.02；

3)靶标表面可见光对比度：大于50％；

4)靶标表面光洁度为0.012。

三角形靶标靶标结构层面图，分为三层，包括：上表面红外辐射涂层、中间基板层和底层塑料泡沫绝热层。其中，上表面红外辐射涂层采用具有良好热传导性和热均匀性的铜板材料制作，通过电火花工艺加工，并进行抛光处理，其表面光洁度达到0.012，然后再在抛光表面镀银，获得双面高反射率的靶标，设计尺寸可以参考表1规格；中间基板层用于支撑表面层，并使表面层的传导热能被铝合金质基板层吸收；底层用于隔绝与外部的热传导和热循环，可以显著提高表面层完全反射黑体辐射的效率和均匀度。

Claims

1.三角形方向红外辨识靶标，其特征是，本三角形方向红外辨识靶标由圆型支架环和铝质基板构成，铝质基板中心有一个正三角形窗口，铝质基板上表面覆有表面红外辐射涂层，下表面覆有塑料泡沫保温层，圆型支架环为金属材料，与铝质基板上表面螺接。

2.如权利要求1所述的三角形方向红外辨识靶标，其特征是，所述的表面红外辐射涂层由表面镀银的铜板材料制作。

3.如权利要求1所述的三角形方向红外辨识靶标，其特征是，所述的圆型支架环为铝合金。

4.如权利要求1所述的三角形方向红外辨识靶标，其特征是，所述的铝质基板的厚度为2-4mm。

5.如权利要求1所述的三角形方向红外辨识靶标，其特征是，所述的靶标的物理和红外特性要求如下：

1)靶标表面温度均匀度：≤1K；

2)靶标表面辐射面发射率：0.97，均匀度：＜0.02；

3)靶标表面可见光对比度：大于50％；

4)靶标表面光洁度为0.012。

6.如权利要求1所述的三角形方向红外辨识靶标，其特征是，所述的表面红外辐射涂层由表面镀银的铜板材料制作，圆型支架环为铝合金，铝质基板的厚度为2-4mm。