專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙波段探測(cè)器及利用雙波段探測(cè)器的過(guò)采樣探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙波段探測(cè)器及利用雙波段探測(cè)器的過(guò)采樣探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，單譜段探測(cè)已經(jīng)不能滿(mǎn)足特定應(yīng)用要求，因此，需要一種可以同時(shí)探測(cè)短波和中波的雙譜段紅外探測(cè)器。對(duì)于對(duì)遠(yuǎn)距離的點(diǎn)源弱目標(biāo)的探測(cè)，目標(biāo)在焦面上形成的彌散斑，通常小于ー個(gè)探測(cè)器的像元面積。采用傳統(tǒng)的單陣列、常規(guī)采樣掃描成像方法，目標(biāo)在圖像上是ー個(gè)覆蓋單個(gè)像元的亮斑。如果探測(cè)器焦面某些像元存在噪聲，在圖像上也會(huì)形成單個(gè)像元的亮斑。 因此單幀圖像無(wú)法提取出目標(biāo)。只有通過(guò)多幀圖像的關(guān)聯(lián)分析，根據(jù)圖像上亮斑的幅值變化及運(yùn)動(dòng)特性，才能提取疑似目標(biāo)。現(xiàn)有的探測(cè)器采用短波或中波單ー譜段探測(cè)，在使用過(guò)程中為了得到短波和中波的圖像，需要在光學(xué)系統(tǒng)中增加復(fù)雜的分光系統(tǒng)，不僅會(huì)產(chǎn)生光學(xué)遮欄，而且增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)可靠性?，F(xiàn)有的探測(cè)器采用常規(guī)采樣模式，即奇、偶通道中的像元沒(méi)有重疊。當(dāng)紅外點(diǎn)目標(biāo)橫跨奇偶像元吋，目標(biāo)能量將會(huì)分散在兩個(gè)像元上，降低了單個(gè)像元上的信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)目標(biāo)能量的探測(cè)產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙波段探測(cè)器以及利用該雙波段探測(cè)器的過(guò)采樣探測(cè)方法，采用本發(fā)明所述設(shè)備并結(jié)合所述過(guò)采樣探測(cè)方法可以在對(duì)點(diǎn)源弱目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)源弱目標(biāo)所成圖像的過(guò)采樣的雙波段探測(cè)，為獲取更加精確獲取點(diǎn)源弱目標(biāo)提供了必要條件。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是—種雙波段探測(cè)器，包括探測(cè)器基板，還包括平行安裝于探測(cè)器基板上的短波探測(cè)器和中波探測(cè)器，所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器中的探測(cè)器芯片分別分為兩行，并以品字形交錯(cuò)排列；所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器的探測(cè)芯片中均具有2組沿推掃方向前后排列的像元，每組像元按N行M列的矩陣形式排列；在推掃方向上，第一組的第N行像元與第二組的第1行像元間的間距為像元寬度的整數(shù)倍；其中，N為時(shí)間延遲積分級(jí)數(shù)。進(jìn)ー步的所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器的每個(gè)探測(cè)器芯片的兩組像元中，具有相同行號(hào)與列號(hào)的像元在垂直于推掃方向上錯(cuò)位半個(gè)像元排列。一種采用所述雙波段探測(cè)器的過(guò)采樣探測(cè)方法，包括以下步驟步驟1 根據(jù)對(duì)目標(biāo)的推掃速度V，確定探測(cè)器的曝光頻率f = kv/Ι，其中，1為同一組像元中相鄰兩行間的像元中心間距；k為探測(cè)器在時(shí)間上的過(guò)采樣級(jí)數(shù)；步驟2 所述探測(cè)器中的短波探測(cè)器和中波探測(cè)器中的像元分別根據(jù)曝光頻率對(duì)目標(biāo)進(jìn)行曝光，獲得每個(gè)像元的曝光圖像；
步驟3 在短波探測(cè)器或中波探測(cè)器中，分別對(duì)兩組像元獲得的曝光圖像進(jìn)行重組形成目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)；其中，在推掃方向上排列靠后的一組像元輸出目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的奇像素；在推掃方向上排列靠前的一組像元輸出目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的偶像素。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明將兩個(gè)波段的探測(cè)器拼接在ー個(gè)基板上，從而解決了探測(cè)系統(tǒng)分光問(wèn)題， 省去了復(fù)雜的分光系統(tǒng)，進(jìn)而減少了探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)遮攔。同吋，在每個(gè)波段的探測(cè)器芯片上，兩組像元中行號(hào)與列號(hào)相同的像元在錯(cuò)位半個(gè)像元排列，使得奇偶像元在空間上有一定的重疊，不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)目標(biāo)能量被分散探測(cè)的情況，空間上重疊的奇偶兩個(gè)像元會(huì)同時(shí)探測(cè)到點(diǎn)目標(biāo)的全部能量，并且此種排列可以實(shí)現(xiàn)在空間上的過(guò)采樣，同時(shí)進(jìn)ー步結(jié)合按照推掃時(shí)間形成的時(shí)間上的過(guò)采樣，可以使得目標(biāo)在圖像長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向拉伸，形成一個(gè)覆蓋多個(gè)像元的大塊亮斑，這樣可以與噪聲形成的亮斑區(qū)分開(kāi)。進(jìn)ー步的如前所述，在工作于過(guò)采樣模式下，可以使獲得的亞像元尺度的目標(biāo)經(jīng)采樣后發(fā)生拓展，在單幀圖像上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)由亞像元形態(tài)到具有可預(yù)測(cè)形狀的多像元形態(tài)的轉(zhuǎn)化，成為具有特定的幾何形狀和能量分布特征的圖像，在有效抑制噪聲的基礎(chǔ)上，有利于目標(biāo)的快速實(shí)時(shí)提取與識(shí)別。


圖1為本發(fā)明短波和中波焦平面布置示意圖；圖2為本發(fā)明短波或中波探測(cè)芯片結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明探測(cè)芯片中像元陣列圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的雙波段探測(cè)器由中波碲鎘汞TDI紅外探測(cè)器組件和短波碲鎘汞TDI 紅外探測(cè)器組件共同拼接在ー塊基板上構(gòu)成。兩個(gè)譜段探測(cè)器組件分兩排，采用正貼片エ 藝完成組件拼接。如圖1所示，若干個(gè)短線(xiàn)列短波或中波探測(cè)器芯片拼接構(gòu)成長(zhǎng)線(xiàn)列探測(cè)器組件， 探測(cè)器芯片采用品字形交錯(cuò)排列，且相鄰芯片的兩端有一定數(shù)目的像元重疊。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中，像元在芯片上的具體位置，可以相鄰芯片旋轉(zhuǎn)180°，以減小各芯片像元陣列之間的距離，降低拼接難度。如圖2，每片探測(cè)器芯片內(nèi)集成了兩個(gè)像元陣列和相應(yīng)的讀出電路，圖像生成吋， 兩個(gè)像元陣列分別構(gòu)成圖像的奇像素和偶像素，稱(chēng)為奇陣列和偶陣列。每個(gè)奇陣列或偶陣列包含N行M列個(gè)像元，行方向沿掃描方向，列方向沿垂直掃描方向。N為T(mén)DI級(jí)數(shù)，芯片線(xiàn)列長(zhǎng)度是M元。單個(gè)像元是邊長(zhǎng)為d的正方形，奇陣列或偶陣列中相鄰像元的邊距為dl，兩者之
間要求滿(mǎn)足關(guān)系式d1≤d/4奇陣列和偶陣列沿掃描方向前后排列，以圖3所示掃描方向成像吋，奇陣列先掃描到圖像，偶陣列后掃描到圖像。奇陣列的第N行像元與偶陣列的第1行像元的中心距是單個(gè)像元寬度的整數(shù)倍。奇陣列和偶陣列中，行號(hào)與列號(hào)相同的像元，在列方向上錯(cuò)位半個(gè)像元，實(shí)現(xiàn)空間上的過(guò)采樣。
在掃描成像過(guò)程中，根據(jù)掃描速度V、各級(jí)TDI像元中心距1以及時(shí)間過(guò)采樣次數(shù) k，確定曝光頻率f。計(jì)算公式為/ = ￥。公式的意義是圖像從上ー級(jí)TDI像元，移動(dòng)到下
ー級(jí)TDI像元的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行k次曝光，實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的過(guò)采樣。本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種雙波段探測(cè)器，包括探測(cè)器基板，其特征在于還包括平行安裝于探測(cè)器基板上的短波探測(cè)器和中波探測(cè)器，所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器中的探測(cè)器芯片分別分為兩行，并以品字形交錯(cuò)排列；所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器的探測(cè)芯片中均具有2組沿推掃方向前后排列的像元， 每組像元按N行M列的矩陣形式排列；在推掃方向上，第一組的第N行像元與第二組的第1 行像元間的間距為像元寬度的整數(shù)倍；其中，N為時(shí)間延遲積分級(jí)數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種雙波段探測(cè)器，其特征在于所述短波探測(cè)器或中波探測(cè)器的每個(gè)探測(cè)器芯片的兩組像元中，具有相同行號(hào)與列號(hào)的像元在垂直于推掃方向上錯(cuò)位半個(gè)像元排列。
3.ー種采用權(quán)利要求1所述雙波段探測(cè)器的過(guò)采樣探測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 根據(jù)對(duì)目標(biāo)的推掃速度V，確定探測(cè)器的曝光頻率f = kv/Ι，其中，1為同一組像元中相鄰兩行間的像元中心間距；k為探測(cè)器在時(shí)間上的過(guò)采樣級(jí)數(shù)；步驟2 所述探測(cè)器中的短波探測(cè)器和中波探測(cè)器中的像元分別根據(jù)曝光頻率對(duì)目標(biāo)進(jìn)行曝光，獲得每個(gè)像元的曝光圖像；步驟3 在短波探測(cè)器或中波探測(cè)器中，分別對(duì)兩組像元獲得的曝光圖像進(jìn)行重組形成目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)；其中，在推掃方向上排列靠后的一組像元輸出目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的奇像素； 在推掃方向上排列靠前的一組像元輸出目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的偶像素。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙波段探測(cè)器，包括平行安裝于探測(cè)器基板上的短波探測(cè)器和中波探測(cè)器，短波探測(cè)器或中波探測(cè)器中的探測(cè)器芯片分別分為兩行，并以品字形交錯(cuò)排列。短波探測(cè)器或中波探測(cè)器的探測(cè)芯片中均具有2組沿推掃方向前后排列的像元，每組像元按N行M列的矩陣形式排列；第一組第N行像元與第二組第1行像元的間距為像元寬度的整數(shù)倍。同時(shí)公開(kāi)了一種過(guò)采樣探測(cè)方法，包括根據(jù)設(shè)定的曝光頻率對(duì)探測(cè)器芯片進(jìn)行曝光實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)過(guò)采樣的步驟、利用得到的曝光圖像進(jìn)行重組獲得目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的步驟。采用本發(fā)明設(shè)備和過(guò)采樣探測(cè)方法可以在對(duì)點(diǎn)源弱目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所成圖像的過(guò)采樣的雙波段探測(cè)，為獲取更加精確獲取點(diǎn)源弱目標(biāo)提供了必要條件。
文檔編號(hào)G01V8/10GK102540273SQ20121005849
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者劉義良, 劉兆軍, 吳立民, 周峰, 張寅生, 張文昱, 張濤, 王彬, 胡斌, 蘇云, 龍亮 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所