一、从红外成像仪器的多元探测器中获取数据的方法（论文文献综述）
胡琸悦[1]（2021）在《宽幅高分辨率红外热像仪定量化测量关键技术研究》文中指出红外热像仪是CASEarth小卫星的载荷之一,在505km轨道高度通过长线列摆扫实现30m分辨率和300km幅宽,是我国目前在研幅宽分辨率比最大的热红外载荷。CASEarth卫星红外热像仪发射入轨后,将为人类活动范围、经济发展情况的探测、污染（水、土和大气污染）监测与生态功能评估、水资源和耕地普查等提供高分辨率的热红外遥感数据。高精度的辐射定标是遥感数据定量化应用的关键。红外热像仪的辐射定标精度受辐射定标模型、定标频次、仪器温度场及探测器的稳定性、黑体等定标源测量精度、仪器灵敏度等因素影响。本论文针对于摆扫式热红外载荷,从多参数联合极值寻优设计、低频次高效定标模型、在轨高精度解算方法等三个方面开展了有针对性研究,具体的研究内容及创新点如下:1.本论文针对于摆扫式相机积分时间受限的问题,建立了响应率、仪器温度、暗电流等多参数联合优化模型,结合工程可实现约束边界,实现了仪器温度场、积分电容、积分时间、光学口径等参数的寻优。同时,本论文还针对于低温出瞳与冷光阑不匹配的大视场光学系统,建立了多组件温度网格仿真模型,实现了仪器杂散辐射优化,8-10.5μm,10.3-11.3μm,11.5-12.5μm三个波段仪器自身热辐射与300K黑体的信号之比分别达到了0.214、0.204、0.563,与Landsat8 TIRS的比例相当。在实现300km幅宽、30m高分辨率的同时,仪器噪声等效温差可优于0.08K。2.长线列摆扫热像仪需通过卫星侧摆观测冷空实现仪器背景定量测量。本文针对于频繁定标影响仪器有效利用时间的问题,提出了一种基于温度场的高频次背景响应预测方法,建立了基于仪器稳定性评估的低频次高效定标模型,实现了单轨观测一次定温黑体、两周进行一次卫星侧摆冷空观测的低频次定标。基于以上常规化的定标方案,引入红外恒星、月球作为交叉辐射定标校验源,可进一步在轨实现定标频次的迭代优化,该方法在其他卫星进行了验证。3.CASEarth红外热像仪采用了三谱段集成滤光片、4级TDI的2000元热红外探测器组件。针对4级TDI探测器,提出了一种基于多温度点遍历的4级TDI像元选择方法,三个波段的噪声等效温差可分别减小13.14%,7.30%,9.36%。针对于光谱透过率、黑体温度的非均匀性等影响辐射定标精度的参数,建立了地面测量和分析方法,提出了低频次高效的定标解算方法,通过地面真空低温辐射定标实验,验证了方法的有效性,实现了优于0.500K的实验室辐射定标不确定度。
丁帅[2]（2021）在《机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究》文中认为机载红外搜索与跟踪系统（Infrared Search and Track,IRST）得益于其夜视、抗隐藏和穿透雾气等能力,在视觉监视和导弹制导等军事领域得到了广泛应用。通常探测的目标非常小,在焦平面上显示为暗点目标。成像过程中易受大气辐射、复杂天空背景及红外系统自身噪声等因素影响,造成红外图像中背景噪声的辐射强度高于点目标,导致点目标淹没在背景中或出现杂波,引起虚警现象。非均匀性噪声为长波红外成像系统的主要噪声来源,也是制约点目标探测达到背景极限的主要原因。因此,如何降低非均匀性噪声是红外小目标探测系统亟需解决的难题。目前,非均匀性校正方法主要分为两大类:标定类和场景类。标定类方法可分为一点、两点和多点校正方法,该类方法虽然简单易行,但无法对探测器响应非线性及漂移引起的非均匀性进行实时校正。场景类非均匀性方法有两种类型:（1）基于统计的场景校正法,此类方法依赖于像元辐射量在时间或空间上的数据统计假设,通过不断更新修正参数来完成非均匀性校正过程,其缺点是一旦某些应用场景难以满足其前提假设条件,则易产生鬼影现象。（2）基于配准的场景校正法,该类方法假设不同像素在特定时间段内对同一场景具有相同的响应,此种方法需要估计图像的帧间移动距离,算法计算量与存储量大,且误差容易累积和传递,工程上难以实现。本文在深入研究实验室标定法的基础上,针对两点标定法分析了探测器响应非线性、随机噪声、光学镜头及参考温度点选择等因素对其校正效果的影响,并通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:（1）响应非线性及随机噪声均为红外探测系统带来了非均匀性校正误差,其中响应非线性可通过多点法来解决,但增加了工程应用的复杂性;随机噪声则带来了系统的探测非均匀性背景极限,低于该极限值的目标将被淹没在此背景极限中;（2）光学镜头首先会降低探测系统的信号传递效率,其次镜头自身的辐射及透过率非均匀性等因素会引入额外的噪声,严重影响两点法校正效果;（3）选择两参考温度点时应首先保证两参考点具有一定跨度,其次待校正点越靠近两参考点则校正效果越好;（4）探测器随时间漂移的现象在很大程度上造成了两点校正法的效果变差甚至针对实际天空场景时校正失败。本文通过研究长波红外探测器漂移对非均匀性校正效果的影响,提出一种基于天空背景的自适应实时探测器漂移补偿方法,该方法可自适应的选取天空背景作为参考辐射源,对场景进行校正。经实验验证,该方法对于天空背景具有良好的探测器漂移补偿效果,且相较于两点标定校正法,本文方法可将参考源相同序列图像校正后邻域标准差由原来的60降低到4.9,将参考源不同序列图像邻域标准差由60降低到10,从而有效降低了探测器漂移引起的非均匀性噪声。针对两点标定法的弊端及场景法的算法复杂性问题,本文提出一种基于相邻像元“比值-中值法”的场景非均匀性校正方法。该方法基于邻域像元灰度值一致性的假设,通过对其与邻域像元的灰度值比值做逐帧逐像素的计算,选出该比值的中值,并依次递推计算出校正系数矩阵。实验结果表明,该方法相较于两点标定法,在减少目标图像非均匀性方面效果良好,在不同季节、气象条件下可使红外小目标探测距离提高1.2-7.7倍。该方法的适用范围广,实时性好,可在飞行过程中随时进行而无需停止成像过程,此外,还从参数数量、算法过程和所需的输入数据量等方面大大降低了场景类非均匀性校正算法的复杂度,使其更易在工程中得到应用。
徐煌[3]（2021）在《基于第二类狄拉克半金属的太赫兹探测器件研究》文中研究表明近年来,以石墨烯、黑磷和过渡金属硫属化合物（TMDCs）为代表的二维材料在光电性能方面取得了快速的进展。然而,由于在能带结构、暗电流噪声、光吸收能力等方面存在的缺陷,以二维材料为基础的光电探测技术在长波长、室温下工作、快速响应方面仍面临巨大挑战。与此同时近年来半导体技术的快速发展和光电探测器应用领域的快速开拓,对性能优异的光电探测器提出了更高的要求,尤其是探测处于光子学和电子学之间的过渡区域的太赫兹辐射,受起了极大的关注。太赫兹技术的研究涉及物理学、化学、材料科学、半导体科学技术、真空电子学等学科,是一个典型的交叉前沿科技领域。特别是具有非平凡带输运特性的拓扑材料,将会导致诸如手性异常、磁光效应等量子化现象的特殊物理现象,其中狄拉克半金属的发现为操纵与拓扑非平凡特性奠定了基础,从而以此为基础能够在更长的波长下工作的先进光电器件成为可能。本论文的主要对新型Ⅱ类狄拉克半金属材料在太赫兹探测领域的应用进行研究,包括了基于碲化铂（PtTe2）材料的太赫兹探测器研究,在此基础上,进一步对碲化铱（Ir Te2）材料进行了铂元素（Pt）掺杂,通过对Ir1-xPtxTe2材料的能带结构调控分析,实现高性能太赫兹探测器。1.碲化铂（PtTe2）是一种新型Ⅱ类狄拉克半金属材料,具有倾斜的狄拉克锥能带结构,在特定的某个动量方向上严重倾斜的狄拉克锥结构为研究各向异性输运性质提供了新的研究途径。在部分工作中,我们主要研究制备了基于PtTe2材料低维结构的室温太赫兹探测器,通过设计蝶形天线耦合太赫兹辐射实现对0.12 THz波段的场强增强。由于各向异性的Ⅱ类狄拉克能带结构器件可在零偏置电压下直接产生光电流,探测器实现了高性能自供能探测,其响应率可达1.6A/W,通过外加100 m V的偏置电压增强到3.8 A/W。在二维异质结界面范德华力的作用下,基于PtTe2材料与石墨烯的异质结可实现包括快速电荷转移和增强太赫兹吸收等性能,这被证实是一种提高太赫兹探测性能的可行策略。结果表明,像PtTe2这样的拓扑半金属是在太赫兹波段实现高性能光探测系统的理想材料,这对无损成像、遥感和生物医学应用尤其有吸引力。2.在Ⅱ类狄拉克半金属材料PtSe2、Pd Te2中,由于其费米能级远离狄拉克点,我们提出了一种Pt金属元素掺杂Ir Te2材料的新手段来探索并优化其能带结构。通过原材料配比的变化,合成得到了具有不同掺杂浓度x的Ir1-xPtxTe2材料系列,以此为基础展开对照研究。结合第一性原理的理论分析和角分辨光电子能谱的实验验证,我们证明了Ir1-xPtxTe2材料在Pt掺杂的帮助下成为一种理想的Ⅱ类狄拉克半金属材料。由于元素电子数的不同,不同Pt掺杂浓度能对Ir1-xPtxTe2材料的费米能级起到调控作用。特别当Pt掺杂浓度达到x～0.3时,Ir1-xPtxTe2的费米能级恰好与狄拉克点相交,这克服了PtTe2、PtSe2材料家族狄拉克点与费米能级相距很远的不足。由于费米能级与Ⅱ类狄拉克点的相交,在金属-Ir1-xPtxTe2-金属器件结构在太赫兹辐射场的模拟中,Ir0.7Pt0.3Te2材料在体系中表现出最强的太赫兹光吸收,导致基于Ir0.7Pt0.3Te2材料太赫兹探测器在室温表现出强烈的光电导性,且在性能上有巨大的提升,室温下在0.12 THz波段响应率可达0.52 A/W,在0.3 THz波段的响应率为0.45 A/W,并具有快速的响应速度。得益于Dirac半金属的范德华异质结,Ir1-xPtxTe2材料与石墨烯器件同样表现出优越的热扰动噪声抑制能力。由于材料的区别,异质结各部分塞贝克系数之差与太赫兹光吸收能力的差异,Ir0.7Pt0.3Te2材料与石墨烯的异质结探测器表现出卓越的性能,其等效噪声功率达到24 p W·Hz-0.5。该探测器同样能在无偏置电压下工作,各项性能可以与最先进的探测器相媲美。本论文中我们围绕新型拓扑半金属材料在太赫兹探测领域的应用开展了两种新型Ⅱ类狄拉克半金属材料的研究,获得了基于Ⅱ类狄拉克半金属材料的高性能室温太赫兹探测器,探索了其探测机理,实现了具有竞争力的响应性能以及初步的成像应用,这些成果为探索和实现新型拓扑材料在室温太赫兹探测方面奠定了重要的研究基础,为狄拉克半金属材料的非平凡拓扑能带结构的研究提供了一条有效途径。
陈澄[4]（2021）在《红外道路场景的虚实融合辐射一致性研究》文中提出红外成像仿真技术能够有效克服时间、环境、地域的限制获取不同环境条件下的红外图像,传统基于场景建模的仿真方法存在建模复杂度高、建模时间长等缺点,随着增强现实技术的发展,在真实场景中加入虚拟仿真物体能够避免大范围的场景建模工作,方便快捷地生成红外仿真图像。为保证仿真图像的视觉效果更加逼真,需要重点解决虚实融合的辐射一致性问题,即虚拟景物和真实背景应具有一致的红外辐射。在真实环境中,探测器接收到的辐射值是经过大气环境扰动后的值,所以在真实场景中加入虚拟物体时需要从图像或视频中分析出真实场景的环境辐射特性,计算环境辐射影响并渲染到虚拟物体上,使虚拟目标与真实场景的环境辐射保持一致,进而完成虚拟目标和真实场景的无缝融合。目前,常见的红外虚实融合研究成果大都根据真实测量数据计算环境辐射影响,很大程度上受到了设备的限制,无法满足特定环境下的虚实融合任务。已有的基于图像的环境辐射参数估计方法常用于图像复原领域,根据图像的灰度统计信息估计环境辐射参数。对于单颜色通道的红外图像而言,颜色信息的缺乏往往导致难以获得合理且精确的参数估计结果,并且由于环境辐射参数真值难以获取,所以对求解参数最优解也产生了一定程度的不利影响。针对上述问题,本文在充分研究了红外图像的成像原理与红外辐射的传输特点的基础上,提出了一种红外道路场景的虚实融合辐射一致性方法,结合了红外道路图像的场景结构与灰度信息,从图像中逆向估计出环境辐射参数,并应用到增强现实中。本文工作的主要内容包括:（1）为了给环境辐射参数的估计提供足够的先验参考信息,本文对道路图像的道路区域进行了分割,提出了一种基于消失点与随机森林的道路分割算法。算法首先通过消失点与道路边界线检测对道路区域进行初步分割,然后使用随机森林算法对初分割结果进一步优化以得到更为精确的分割结果。本文在随机森林优化阶段使用超像素级的特征表达方式进行模型训练,在保证分割精度的情况下提高了训练效率,降低了计算成本。针对红外图像的消失点检测,本文提出了一种基于纹理方向与改进霍夫变换相结合的消失点检测算法,利用图像的纹理特征以及投票累计空间的直线特征检测消失点。（2）提出了估计红外道路图像环境辐射参数的方法。本文采用暗像元法估计图像整体的大气程辐射值,并创新性地提出了基于灰度衰减先验的大气透射率估计算法。根据道路分割结果,本文对不同分割区域采用不同算法估计大气透射率。对于道路区域,本文采用提出的灰度衰减先验算法根据道路场景中不同位置像素点的灰度衰减程度估计大气透射值。对于非道路区域,本文采用基于最小化损失函数的方法估计每个像素点的大气透射值,同时根据道路区域的大气透射率估计结果以及像素点与图像块的包含关系设置上下限阈值,防止非道路区域的大气透射值估值过高或过低。最后使用加权最小二乘滤波算法对初始大气透射图进行正则化处理,得到最终的透射图。为了验证实验结果的有效性,本文在图像复原应用上进行了实验。首先,从图像中估计出环境辐射参数,然后从红外图像中去除以上环境辐射影响得到复原图像。实验结果证明,对于图像复原应用,本文算法能够取得较好的实验效果。同时,本文还对所提算法的中间实验成果进行了评估。在消失点检测方面,本文改进的消失点检测算法能够更精确、快速的检测出红外道路图像的消失点;在图像分割方面,基于消失点与随机森林的分割方法也具有较高的分割准确率。最后,本文将环境辐射估计结果应用到增强现实中。实验结果表明本文算法估计的环境辐射参数能够保证虚拟物体和真实场景融合的辐射的一致性。
瞿洋[5]（2021）在《冷空异常下海洋一号B星水色水温扫描仪热红外波段数据修复及验证》文中认为海表温度作为最重要的海洋研究要素之一,对于气候水文观测、生态资源探测和自然灾害监测等有着重要的意义。我国为建设海洋强国,加快海洋资源的开发和利用,先后发射了四颗太阳同步轨道海洋一号系列水色水温遥感卫星。其中海洋一号B星（HY-1B）于2007年发射升空,2015年才停止工作,其上搭载的主载荷海洋水色水温扫描仪（COCTS）在轨工作9年积累了丰富的海洋遥感数据,对于我国海域的科学研究和沿岸建设,提供了坚实的数据基础,对国家经济发展、国防科技建设具有巨大的潜在价值。但由于在轨工作过程中受到冷空未知辐射的干扰,作为水色水温扫描仪的零辐射基准发生偏移,冷空异常导致了所有探测通道对地球目标信号的遥感结果远小于真实值,还加重了热红外双通道遥感图像的非均匀性。本文将针对热红外波段的数据修复展开以下几个方面的工作研究:1.对国内外相关热红外波段的遥感仪器进行调研,寻找在轨工作过程中冷空受到干扰的案例,总结并分析其各自的解决办法,思考是否具有通用性的潜在可能,为解决HY-1B/COCTS在轨遇到的问题提供思路。2.针对水色水温扫描仪结构和零辐射基准的工作原理进行分析,探究零辐射基准改变后对地球目标输出码值和图像的影响,研究冷空信号的变化规律。3.分析冷空异常的数据特征,根据地面红外辐射定标确定的星上黑体测温铂电阻码值与等效黑体温度转换关系,利用两极数据建立响应修复模型和非均匀校正模型,并用不同参数指标对模型进行评估,通过比对修复结果和实际海域温度,对修复工作进行评价。本文通过对HY-1B/COCTS的历史数据进行分析和对比,发现在位于南北两极地区冷空异常对仪器影响较小,冷空信号变化较稳定。利用筛选后的两极数据作为样本,冷空信号、黑体信号、铂电阻码值三者确定了随时间变化的仪器响应关系,建立了基于再定标系数的响应修复模型,考虑到各元探测器受影响情况不一致,其修复精度不同,又在修复结果的基础上,设计了针对HY-1B/COCTS的基于码值概率分布的非均匀校正模型,实现对非标准元的码值二次修复,顺带解决了图像条带问题。然后对模型的准确度和稳定性进行了评估,并将修复结果反演到亮温与其它卫星数据进行对比;针对波段10受影响更严重的情况,提出了波段9对波段10的码值补偿机制,实现了模型优化。最后利用分裂窗算法反演海温,在存在昼夜温差的前提下,反演温度与实际温度温差小于1K,满足水色仪设计要求,实现了对目标数据的修复。
李潇雁[6]（2021）在《宽幅高分辨热像仪几何定位关键技术研究》文中进行了进一步梳理高时效、高分辨率的热红外遥感影像是研究人类痕迹精细刻画,地表特征反演、资源勘查、及海洋生态监视等领域的重要资源。CASEarth小卫星是我国“地球大数据科学工程”专项支持的首颗卫星,其搭载的核心载荷红外热像仪可获取地表300Km幅宽30m分辨率的三谱段热红外数据。常用的线阵遥感相机数据获取方式主要有长线列推扫和短线列摆扫两种,但受卫星结构尺寸、重量、及功耗等工程边界条件约束,长线列推扫的成像方式难以满足短时相、大幅宽、高分辨的需求。长线列摆扫是解决这一矛盾的有效手段,但由于积分时间缩短、几何定位模型参数增加,增大了高灵敏度、高精度几何定位的困难。本论文针对于我国幅宽和分辨率比最大的热红外载荷CASEarth卫星热像仪,开展了多模块拼接的2000元三谱段并列摆扫式相机高精度几何定位方法研究,建立了长线列摆扫式热像仪严格几何定位模型,提出了地面物像的精确测量与解算方法,并验证了在轨解算的可行性,解决了影响其定标精度的热红外影像控制点提取难题,实现了基于光迹追踪及DOM、DEM参考数据的大幅宽高分辨在轨影像仿真,并通过仿真数据,验证了严格几何定位模型及所提几何检校方法的有效性。本文的主要研究内容及创新点总结如下:1.基于CASEarth小卫星的轨道参数与宽幅高分辨热像仪的结构及成像特点,介绍了热像仪内、外方位模型的相关坐标系及其转换关系,构建了宽幅高分辨热像仪的严格几何定位模型,分析了模型中各输入参量对定位结果的影响及其在模型解算中的作用;最后,以严格定位模型为依据,系统地讨论了各个误差源对影像几何定位精度的影响,为宽幅高分辨热像仪成像仿真及几何处理奠定了理论基础。2.摆扫式热像仪扫描镜安装矩阵,相机内参等几何定位参数受发射过程力学、在轨温度场等因素的影响,需在轨重新进行标校。本文分析了摆镜误差、主点主距误差、探测器拼接模块旋转和平移、及焦平面倾斜等因素的影响,构建了多模块拼接的长线列摆扫式热像仪的自校正模型,提出了基于最小二乘理论的长线列摆扫式相机物像模型解算方法,并基于实验室测试数据,实现了优于0.3像元的物像模型标定精度,验证了在轨时基于地面控制点及所提模型进行物像高精度解算的可行性。3.针对热红外影像对比度低,灰度映射差异性大及高维图像特征不明显等导致的地面控制信息获取困难的问题,提出了一种基于几何纹理模式的热红外影像地面控制点提取方法。该方法充分利用遥感影像本身大量的几何纹理信息,采用Moravec算法、Sobel算子、自适应滤波及形态学处理等方法提取纹理显着的局部特征模式;针对获取的纹理模式图,构建了一种基于Log-polar变换的几何纹理描述符,有效避免了传统控制点提取算法对特征点及其周围梯度信息的依赖;同时,针对传统的相似性匹配中存在的误匹配较多的问题,提出了一种基于匹配位数及位匹配误差双重约束的误匹配剔除方法,通过描述符的循环移位,实现了特征匹配过程中的极值寻优,极大地减小了误匹配对控制点数据库精度的影响。4.针对宽幅高分辨热像仪在轨影像缺乏的问题,根据热像仪轨道参数、严格几何定位模型、参考影像以及DEM数据,提出了一种基于光迹追踪的长线列摆扫式相机在轨成像仿真方法,实现了任意时刻、任意位置的在轨影像仿真。同时,根据热像仪几何定位模型,构建了基于“广义”修正矩阵的长线列摆扫式相机几何检校模型,并通过高精度的地面控制点,采用先外后内的解算方法对模型参数进行了检校,最终实现了优于2像元的定位精度,验证了严格几何定位模型及所提检校方法的有效性。该研究可为长线列摆扫式遥感相机在轨几何处理技术提供有益参考。
张伟婷[7]（2021）在《碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究》文中认为碲镉汞红外探测器具有波段覆盖宽、灵敏度高等优越性能,是航天遥感、天文科学等领域的红外探测的首选。随着红外探测与成像的空间分辨率不断提升,红外探测器规模不断扩大,但因其低温热失配引发的可靠性问题愈加严重。为此,本文重点开展大面阵芯片面形校正、低热应力结构设计等可靠性技术研究,具体研究内容如下:1.实现了大面阵红外焦平面探测器的结构优化设计。通过对探测器的结构尺寸进行优化以及材料参数合理选择等方法来减少应力较为集中的区域,从而起到调节应力大小的作用。在实际设计芯片时,调整光敏元分布的实际有效范围以削弱因为应力过度集中而对光敏元分布区域产生不良影响。根据探测器衬底材料和基板材料的不同,分别对其进行封装结构的优化设计,提升了Si基碲镉汞和SiC基板的大面阵探测器的结构可靠性。针对大面阵器件常出现的芯片边缘和四角区域应力过大、中心区域应变大和在低温环境下容易失效等问题进行了改善。经过100次的高低温循环试验,2kx2k焦平面探测器响应率及不均匀性、盲元率等核心性能没有变化。2.开展了红外焦平面探测器读出电路面形校正的研究。采用形变补偿的平衡结构和生长应力薄膜的方式,建立了红外焦平面探测器读出电路面形的校正方法。平衡结构是由硅读出电路和校正片用DW-3低温环氧胶粘接而成,经过该结构优化后,读出电路的形变量可从原始的13μm降低到小于3μm,在硅读出电路和探测器芯片倒焊后,2kx2k规模倒焊连通率达到99%。采用原子层沉积法在读出电路的背面生长氧化铝应力薄膜,41mm×38mm×0.48mm尺寸读出电路的PV值优于1.5μm,有效改善了探测器的表面平整度以及提高倒焊连通率。3.设计了一种适用于碲镉汞红外焦平面器件芯片可调节应力的装置,实现了张应力和压应力的自由调节。该应力装置可安装于杜瓦内部,能够给探测器芯片提供所需的低温环境,且可拆卸性较高。开展了外应力对碲镉汞长波器件芯片响应光谱影响的研究。获得了在不同应力状态下的器件芯片响应光谱的情况。根据能带理论分析和响应光谱测试结果可得出碲镉汞材料不同应力状态下材料禁带宽度变化规律;开展了外应力对碲镉汞长波器件芯片暗电流影响的研究。获得了在不同应力状态下的器件芯片暗电流的情况。根据有限元分析可知芯片端、边处应力水平较高,通过暗电流测试结果可得出,当压应力水平过高时,器件的性能可能会被完全损坏。同等应力水平的张应力比压应力对暗电流的影响小。该研究为大面阵焦平面探测器芯片的应力分析提供了宝贵的经验。
范文龙[8]（2021）在《超长线阵红外焦平面探测器集成化处理电路设计及应用研究》文中研究说明高分辨率红外遥感是近年来的研究热点,也是空间遥感领域用来探测和识别目标的重要手段。越来越多的应用机构迫切需要同时具有高地面分辨率、高辐射灵敏度和短重访周期的红外遥感仪器,宽视场的红外推扫成像相机成为必然选择。除了要求具有大口径的光学系统外,还需大规模、长线阵的红外焦平面探测器相配合,从而也要有同等规模的信息获取与处理电路与之配套,这势必造成系统资源需求庞大,与空间遥感仪器的资源限制形成了矛盾。为了解决这一矛盾,以研究一款采用超大规模红外焦平面探测器的红外相机为依托,对信息获取与处理电路进行设计开发。采用四运算放大器的裸晶片和周边阻容元件研制了一款具有四路信号调理功能的集成模拟处理芯片LHB760,用来实现常规集成运放调理电路的模拟处理功能,具备针对不同类型D/A转换器的信号输入接口和LPF参数调整端子。通过对其带宽、功耗、噪声和其它电性能的仿真和测试,证明了其在保证常规电路性能的同时,能够在一定程度上节省系统资源。结合红外相机的研制目标,论文对LHB760在信息获取与处理电路中的应用进行了阐述。以LHB760为核心,研制了针对33000像元超长线列红外焦平面探测器的信息获取电路,对探测器输出的模拟信号进行了拼接、差分转换、A/D转换等处理。以FPGA为核心,对探测器的工作时序、多路开关选通、探测器供电芯片控制以及信息处理电路的数字器件的工作逻辑进行了设计,并将A/D转换后的并行数据转化为串行数据,经LVDS芯片传输至后端信息处理电路,从而完成探测器数据的采集、转换和传输整个过程。通过外景成像试验,获得了清晰的远景目标图像数据,验证了信息获取与处理电路的性能;在红外定标试验中,对红外相机在各种工作模式下的动态范围、噪声等效温差等性能进行了测试验证,不同工作状态下的动态范围高端可达324K～415K;在多种不同电路工作状态下的噪声等效温差优于50mK,均能满足研制目标,也进一步验证了信息获取与处理电路设计的合理性。
李朕阳[9]（2021）在《偏振交火航空验证关键技术研究》文中指出大气气溶胶的直接与间接影响被公认为是全球辐射平衡和气候变化的主要原因。由于大气粒子散射强偏振和弱光强的特性,偏振探测技术在气溶胶遥感领域得到了广泛应用。“偏振交火”利用同平台双偏振仪器协同观测,在大气气溶胶综合参数探测及反演方面具有明显优势。在星载遥感器发射前,开展航飞验证实验,对偏振交火关键技术进行有效验证,对于促进偏振交火技术的在轨实现具有重要意义。本文开展了偏振交火航空验证关键技术研究,主要包括星载偏振交火方案的误差敏感性分析、同平台双偏振仪器地理定位和校正方法以及偏振交叉定标方法等内容。具体来说,首先,根据星载偏振交火方案的测量原理和技术特点,对其误差敏感性进行了系统的分析,结合机载与星载的差异制定了航飞实验配置方案并搭建了航空验证系统;通过航空验证系统时间同步方法,消除了机载平台的姿态随机影响。其次,研究了同平台双偏振仪器地理定位和校正方法,通过坐标变换分别建立了观测像元与地理空间位置的对应模型,采用全球数字高程模型和仪器偏心校正对定位结果进行修正,分析了影响地理定位精度的误差源,建立了基于蒙特卡洛法的误差统计模型并完成仿真计算。仿真结果表明,飞行高度5000 m时POSP和SIPC定位精度约为25 m。最后,开展了双偏振仪器的实验验证研究,实验室条件下获取了双偏振仪器偏振和辐射定标系数,自然目标探测情况下完成了 POSP和CE318N的外场比对实验。实验结果表明,两台仪器的辐亮度一致性偏差小于4%,偏振度一致性偏差小于0.005,具有较好的一致性,验证了实验室定标数据的准确性。航飞实验数据结果表明,经偏振交叉定标后,陆地地表SIPC相对于POSP的辐亮度偏差均方根值为2.54%,偏振度偏差均方根值为0.013;海洋地表SIPC相对于POSP的辐亮度偏差均方根值为9.28%,偏振度偏差均方根为0.043,验证了双偏振仪器间交叉定标的可行性。本文的研究内容完成了偏振交火部分关键技术的前期验证,是偏振交火理论到在轨实践应用的重要环节,为星载仪器发射后的在轨应用效果预期评估提供了支撑。
王云云[10]（2021）在《基于红外多光谱的有毒有害气体被动遥测方法研究》文中研究指明在交通、变电所、火灾等突发公共安全事件中,有毒有害气体的泄漏是无法完全避免的,对有毒有害气体的检测与识别是必须的,有毒有害气体检测系统不仅为救援与防护提供依据,也为公共环境安全提供监测手段。在众多有毒有害气体检测方法中,被动红外检测技术具有不需要制样、可实现远距离实时遥测等优点,具有明显优势。目前被动红外基本是以超高光谱分辨率的傅里叶干涉仪为主体的形式,其造价昂贵、且适用范围受限,难以大范围推广,因此,研究一种便携式低成本、便于扩展的被动红外气体检测系统具有重要的意义。本文基于有毒有害气体红外特征光谱及鉴别方法的基础,针对几类常见有毒有害气体优选了分离波段,研制了一种基于窄带滤光片的多光谱红外气体被动遥测系统。实验室设计并搭建了气体被动遥测系统实验装置,采用锁相放大技术提高系统信噪比,采用交流放大器抑制红外信号漂移。对于采用主动光源的斩光方式,斩光器辐射的影响可忽略;对于被动红外斩光方式,任何物体都向外发射红外辐射,当斩光器温度高于目标温度时,斩光器辐射会大于目标辐射,导致测量信号幅值反转。文章分析了信号幅值反转问题的原因,提出相位判断的锁相信号自适应校准的解决方法,并利用matlab软件对工业中常见的三种有毒有害气体（氨气、二氯甲烷、甲基膦酸二甲酯（DMMP））进行光谱仿真。在实验室对探测系统实验装置进行辐射定标实验,验证了理论分析中的信号幅值反转问题,验证了相位判断的锁相信号自适应校准方法的正确性。利用黑体标准源和吸收池模拟气体泄漏场景采集上述三种气体的实测光谱,结果显示仿真光谱与实测光谱基本吻合。采用支持向量机对气体进行识别,开展了实验室和室外50m遥测实验,结果表明基于红外多光谱的毒有害气体遥测方法与实验装置,在室内检测氨气、二氯甲烷和DMMP三种气体的检测极限浓度分别为1365mg/m3、1060 mg/m3、345mg/m3,可以满足对有毒有害气体遥测和识别的要求。
二、从红外成像仪器的多元探测器中获取数据的方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、从红外成像仪器的多元探测器中获取数据的方法（论文提纲范文）
（1）宽幅高分辨率红外热像仪定量化测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 辐射定标发展概述 |
| 1.2.2 热红外仪器的辐射定标方法研究现状 |
| 1.2.3 自身热辐射仿真与建模研究现状 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 第2章 辐射定标方法及误差分析 |
| 2.1 辐射定标方法 |
| 2.1.1 基于黑体观测的辐射定标方法 |
| 2.1.2 基于月球、恒星观测的辐射定标方法 |
| 2.2 热像仪定标误差分析 |
| 2.2.1 黑体温度及发射率误差分析 |
| 2.2.2 系统光谱响应函数测试误差分析 |
| 2.2.3 探测器噪声信号分析 |
| 2.2.4 探测器背景响应稳定性分析 |
| 2.3 辐射定标精度评估方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 摆扫式热像仪多温度参数联合优化设计 |
| 3.1 热像仪成像系统简介 |
| 3.1.1 低温光学系统设计方案 |
| 3.1.2 长线列探测器组件设计方案 |
| 3.2 焦平面温度对成像性能的影响 |
| 3.2.1 探测器组件级测试 |
| 3.2.2 杜瓦窗口的自身热辐射分析 |
| 3.2.3 暗电流与红外焦平面温度的关系研究 |
| 3.3 仪器杂散光仿真 |
| 3.3.1 仪器外部杂散光仿真 |
| 3.3.2 仪器内部自身热辐射仿真 |
| 3.4 热像仪温度场优化设计 |
| 3.4.1 透镜温度对背景响应的影响 |
| 3.4.2 扫描镜温度对背景响应的影响 |
| 3.4.3 多参数联合优化设计 |
| 3.4.4 热像仪成像性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热像仪低频高效辐射定标方法研究 |
| 4.1 实验室辐射定标 |
| 4.1.1 实验室定标实验设计 |
| 4.1.2 4级TDI最佳像元组合筛选方法研究 |
| 4.1.3 定标数据预处理方法 |
| 4.1.4 相对光谱响应的非均匀性 |
| 4.1.5 黑体性能参数 |
| 4.2 实验室辐射定标 |
| 4.2.1 实验室辐射定标分析 |
| 4.2.2 辐射定标不确定度分析 |
| 4.3 CASEarth卫星热像仪低频高效定标方案设计 |
| 4.3.1 在轨多源定标方案设计 |
| 4.3.2 恒星辐射定标验证 |
| 4.4 基于随机森林的背景响应预测方法 |
| 4.4.1 地球静止轨道红外相机光学系统 |
| 4.4.2 基于多元线性回归的背景响应建模方法 |
| 4.4.3 基于随机森林的在轨背景响应建模方法 |
| 4.4.4 实验结果及误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 相关领域研究现状 |
| 1.2.1 机载红外搜索与跟踪系统研究现状 |
| 1.2.2 红外非均匀性校正方法研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第2章 红外小目标探测系统成像特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机载红外小目标探测系统工作原理 |
| 2.3 黑体响应特性 |
| 2.3.1 黑体 |
| 2.3.2 普朗克定律 |
| 2.3.3 黑体响应特性测试 |
| 2.4 噪声特性分析 |
| 2.4.1 三维噪声模型 |
| 2.4.2 方向平均算子D_x |
| 2.4.3 噪声组成 |
| 2.4.4 红外小目标探测系统噪声特性 |
| 2.4.5 噪声等效温差(NETD) |
| 2.5 调制传递函数(MTF) |
| 2.5.1 MTF定义 |
| 2.5.2 系统MTF测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 两点标定非均匀性校正方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验室标定 |
| 3.3 盲元替换 |
| 3.3.1 滑动窗口盲元检测 |
| 3.3.2 邻域替换盲元补偿 |
| 3.4 两点标定非均匀性校正方法影响因素研究 |
| 3.4.1 响应非线性及随机噪声的影响 |
| 3.4.2 参考温度点的影响 |
| 3.4.3 光学系统(镜头)的影响 |
| 3.4.4 探测器漂移对非均匀性校正的影响 |
| 3.5 实验与结果分析 |
| 3.5.1 参考温度点及随机噪声影响实验 |
| 3.5.2 光学系统(镜头)有无影响实验 |
| 3.5.3 探测器漂移影响验证实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于天空背景的实时探测器漂移补偿法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于天空背景的实时探测器漂移补偿方法 |
| 4.2.1 基于信息熵的自适应辐射源选取 |
| 4.2.2 基于天空背景的实时探测器漂移补偿算法流程 |
| 4.3 实验与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于相邻像元“比值-中值法”的场景非均匀性校正方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 观测模型 |
| 5.3 基于相邻像元“比值-中值法”非均匀性校正算法 |
| 5.4 实验与讨论 |
| 5.4.1 天空背景实验 |
| 5.4.2 小目标探测验证实验 |
| 5.5 非均匀性校正结果对小目标探测的影响 |
| 5.5.1 小目标探测作用距离 |
| 5.5.2 非均匀性校正结果对小目标探测的作用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于第二类狄拉克半金属的太赫兹探测器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 太赫兹背景介绍 |
| 1.1.1 太赫兹辐射特点 |
| 1.1.2 太赫兹技术的典型应用 |
| 1.2 太赫兹辐射源 |
| 1.2.1 气体介质太赫兹辐射源 |
| 1.2.2 固体介质太赫兹辐射源 |
| 1.2.3 液体介质太赫兹辐射源 |
| 1.3 太赫兹探测机理及探测器 |
| 1.3.1 太赫兹探测机理 |
| 1.3.2 太赫兹探测器 |
| 1.4 本文主要工作与章节安排 |
| 第2章 太赫兹探测器的研究基础 |
| 2.1 时域有限差分法 |
| 2.2 基于二维材料的光电探测器 |
| 2.2.1 二维材料的制备 |
| 2.2.2 二维范德华异质结样品的制备 |
| 2.2.3 器件的制备 |
| 2.3 器件表征 |
| 2.4 光电探测器的性能指标 |
| 2.4.1 响应率 |
| 2.4.2 响应时间 |
| 2.4.3 噪声等效功率 |
| 2.4.4 线性度 |
| 2.5 拓扑半金属 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于PtTe_2的室温太赫兹探测器 |
| 3.1 材料研究背景 |
| 3.2 PtTe_2材料的准备及表征 |
| 3.2.1 单晶制备 |
| 3.2.2 材料表征 |
| 3.3 PtTe_2及其异质结器件电学和光电测试 |
| 3.3.1 PtTe_2及其异质结器件电学性能测试 |
| 3.3.2 PtTe_2及其异质结器件光电性能测试 |
| 3.4 器件成像演示 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于Ir_(1-x)Pt_xTe_2的太赫兹探测器及其原理研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 Ir_(1-x)Pt_xTe_2材料的生长及表征 |
| 4.2.1 晶体的生长 |
| 4.2.2 材料的表征及计算 |
| 4.3 基于Ir_(1-x)Pt_xTe_2材料器件性能测试 |
| 4.3.1 器件的太赫兹表征 |
| 4.3.2 Pt元素的掺杂作用 |
| 4.3.3 Ir_(0.7)Pt_(0.3)Te_2在0.3 THz下的表征 |
| 4.4 Ir_(1-x)Pt_xTe_2和石墨烯异质结器件 |
| 4.4.1 Ir_(1-x)Pt_xTe_2器件与异质结器件的比较 |
| 4.5 探测器的扫描成像 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）红外道路场景的虚实融合辐射一致性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于数学建模的环境辐射参数估计方法 |
| 1.2.2 基于图像复原的环境辐射参数估计方法 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 1.4 本文结构安排 |
| 第2章 相关概念和算法概述 |
| 2.1 基于局部纹理方向投票的消失点检测 |
| 2.1.1 消失点的定义 |
| 2.1.2 纹理方向计算 |
| 2.1.3 投票方案 |
| 2.2 随机森林算法 |
| 2.2.1 CART决策树 |
| 2.2.2 Bagging算法 |
| 2.2.3 随机森林算法 |
| 2.3 SLIC超像素分割 |
| 2.3.1 超像素理论 |
| 2.3.2 SLIC超像素分割算法 |
| 2.4 大气散射模型 |
| 2.4.1 入射光衰减模型 |
| 2.4.2 大气程辐射成像模型 |
| 2.4.3 红外图像的大气散射模型 |
| 2.5 基于雾线的环境辐射参数估计算法 |
| 2.6 加权最小二乘滤波 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 红外道路场景的环境辐射参数估计 |
| 3.1 算法前提与算法流程 |
| 3.1.1 前提条件与假设 |
| 3.1.2 算法流程简述 |
| 3.2 基于纹理方向与改进霍夫变换的消失点检测算法 |
| 3.2.1 基于Gabor滤波的纹理方向计算 |
| 3.2.2 消失点投票方案 |
| 3.2.3 基于直线权重的霍夫变换及消失点检测 |
| 3.3 基于消失点的道路初分割与随机森林优化 |
| 3.3.1 基于消失点的红外道路场景初分割 |
| 3.3.2 基于超像素的图像特征提取 |
| 3.3.3 随机森林分类器 |
| 3.4 基于道路分割的环境辐射参数估计 |
| 3.4.1 大气程辐射估计 |
| 3.4.2 基于灰度衰减先验的道路区域大气透射率估计 |
| 3.4.3 基于最小化损失函数的非道路区域大气透射率估计 |
| 3.4.4 大气透射图的正则化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 实验结果与分析 |
| 4.1 红外道路图像数据集与实验环境 |
| 4.2 红外道路消失点检测及道路分割评估 |
| 4.2.1 消失点检测评估 |
| 4.2.2 红外道路分割评估 |
| 4.3 环境辐射参数评估 |
| 4.3.1 实验结果展示 |
| 4.3.2 图像复原应用及实验结果对比 |
| 4.4 增强现实应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）冷空异常下海洋一号B星水色水温扫描仪热红外波段数据修复及验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海洋水温遥感仪器发展现状 |
| 1.2.2 非均匀校正方法研究 |
| 1.2.3 海温反演算法研究 |
| 1.2.4 冷空异常案例研究 |
| 1.3 文章主要内容和章节安排 |
| 第2章 HY-1B/COCTS介绍 |
| 2.1 HY-1B/COCTS载荷简介 |
| 2.1.1 HY-1B/COCTS的仪器参数 |
| 2.1.2 COCTS的结构设计 |
| 2.2 HY-1B/COCTS的工作原理 |
| 2.2.1 HY-1B/COCTS热红外波段辐射定标 |
| 2.2.2 HY-1B/COCTS的扫描时序 |
| 2.3 HY-1B/COCTS数据简介 |
| 2.3.1 HY-1B/COCTS数据格式 |
| 2.3.2 HY-1B/COCTS数据预处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 HY-1B/COCTS热红外波段修复模型设计 |
| 3.1 冷空异常影响 |
| 3.1.1 冷空异常对定标精度的影响 |
| 3.1.2 冷空异常对探测目标的影响 |
| 3.2 基于再定标系数的响应修复模型 |
| 3.3 基于概率分布的非均匀校正模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 HY-1B/COCTS热红外波段修复模型评估 |
| 4.1 响应修复模型分析 |
| 4.2 非均匀校正模型分析 |
| 4.3 模型修复结果准确度评价 |
| 4.4 模型修复结果稳定性评价 |
| 4.5 波段10 修复结果优化 |
| 4.6 分裂窗算法海温反演 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）宽幅高分辨热像仪几何定位关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1 章 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 宽幅高分辨成像技术发展与研究现状 |
| 1.2.2 线阵摆扫式相机几何定位技术研究现状 |
| 1.2.3 在轨成像仿真技术研究现状 |
| 1.2.4 控制信息及提取方法研究现状 |
| 1.3 长线列摆扫式热像仪几何定位技术难点分析 |
| 1.4 论文内容安排与创新点总结 |
| 1.4.1 论文内容安排 |
| 1.4.2 创新点总结 |
| 第2 章 宽幅高分辨热像仪定位模型构建及误差源分析 |
| 2.1 宽幅高分辨热像仪系统组成及成像特点 |
| 2.1.1 系统组成简介 |
| 2.1.2 成像特点分析 |
| 2.2 相关坐标系定义及转换 |
| 2.2.1 时间系统简介 |
| 2.2.2 坐标系定义 |
| 2.2.3 坐标系转换 |
| 2.3 热像仪严格几何定位模型 |
| 2.3.1 内方位模型 |
| 2.3.2 外方位模型 |
| 2.3.3 严格几何定位模型 |
| 2.4 几何定位误差源理论分析 |
| 2.4.1 内方位误差 |
| 2.4.2 外方位误差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3 章 基于改进自校正模型的多模块拼接相机物像标定方法 |
| 3.1 传统遥感相机物像标定方法及其局限性分析 |
| 3.1.1 两维拉格朗日插值法 |
| 3.1.2 畸变模型法 |
| 3.1.3 局限性分析 |
| 3.2 多模块拼接的长线列摆扫式热像仪标定参数分析 |
| 3.2.1 主点主距及畸变误差 |
| 3.2.2 摆镜误差 |
| 3.2.3 长线列摆扫式热像仪物像标定模型 |
| 3.3 基于改进自校正模型的多模块拼接热像仪物像标定方法 |
| 3.3.1 测试条件分析 |
| 3.3.2 改进的自校正标定模型 |
| 3.3.3 基于最小二乘理论的标定方法 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 主点主距计算 |
| 3.4.2 原始畸变解算 |
| 3.4.3 物像参数解算及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4 章 基于几何纹理模式的热红外影像控制点提取方法 |
| 4.1 常用控制点提取方法及其局限性 |
| 4.1.1 控制点提取流程 |
| 4.1.2 Moravec算法 |
| 4.1.3 SIFT算法 |
| 4.2 热红外影像控制点提取难点分析 |
| 4.2.1 热红外影像特点 |
| 4.2.2 热红外影像控制点提取难点 |
| 4.3 基于几何纹理模式的热红外影像控制点提取方法 |
| 4.3.1 基于互相关及Moravec算法的纹理图像块提取 |
| 4.3.2 基于Log-polar变换的几何纹理描述符构建 |
| 4.3.3 基于匹配位及位匹配误差的描述符匹配及误匹配剔除 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 评价指标 |
| 4.4.2 结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5 章 长线列摆扫式热像仪成像仿真及几何检校方法 |
| 5.1 热像仪在轨成像仿真流程及参数设置 |
| 5.1.1 热像仪在轨成像仿真流程 |
| 5.1.2 热像仪在轨成像仿真相关参数设置 |
| 5.1.3 姿轨参数仿真 |
| 5.2 基于光迹追踪的地面投影位置计算方法 |
| 5.2.1 基于光迹追踪的直接定位 |
| 5.2.2 地面交点计算方法 |
| 5.2.3 基于地理坐标的灰度重投影 |
| 5.3 热像仪成像仿真结果及定位误差仿真分析 |
| 5.3.1 热像仪在轨成像仿真结果 |
| 5.3.2 仿真影像直接定位误差分析 |
| 5.4 基于仿真影像的热像仪在轨几何检校方法 |
| 5.4.1 长线列摆扫式热像仪几何检校流程 |
| 5.4.2 热像仪几何检校方法 |
| 5.4.3 实验与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6 章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 红外技术简介 |
| 1.1.1 红外辐射 |
| 1.1.2 红外探测器 |
| 1.2 碲镉汞红外焦平面探测器 |
| 1.2.1 碲镉汞材料特性 |
| 1.2.2 碲镉汞红外焦平面探测器的发展历程 |
| 1.2.3 碲镉汞红外焦平面探测器的表征 |
| 1.2.4 碲镉汞红外焦平面探测器的研究现状 |
| 1.3 碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术问题 |
| 1.3.1 大面阵红外探测器的发展现状与趋势 |
| 1.3.2 可靠性的研究历程和试验方法 |
| 1.3.3 大面阵红外探测器存在的可靠性问题 |
| 1.4 本论文的研究出发点及内容安排 |
| 1.4.1 本论文的研究出发点 |
| 1.4.2 本论文的内容安排 |
| 第二章 可靠性相关理论基础与研究方法 |
| 2.1 红外焦平面探测器的封装结构 |
| 2.1.1 探测器封装可靠性研究的意义 |
| 2.1.2 多层结构热失配形变 |
| 2.1.3 多层结构体系中的热应力 |
| 2.2 有限元法 |
| 2.2.1 基本思想 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 有限元分析过程及步骤 |
| 2.3 ANSYS有限元分析软件 |
| 2.3.1 ANSYS软件简介 |
| 2.3.2 ANSYS有限元分析基本流程 |
| 2.3.3 ANSYS热力学分析 |
| 2.4 热应力及固体力学相关概念 |
| 2.4.1 热应力相关概念 |
| 2.4.2 固体力学相关概念简介 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 碲镉汞大面阵红外探测器结构可靠性设计 |
| 3.1 热应力理论 |
| 3.2 大面阵红外探测器结构以及工艺流程 |
| 3.2.1 大面阵探测器衬底材料 |
| 3.2.2 芯片结构和工艺流程 |
| 3.3 大面阵红外探测器设计的结构模型 |
| 3.3.1 结构模型参数 |
| 3.3.2 网格与边界条件设置 |
| 3.4 GaAs基探测器热失配研究 |
| 3.4.1 GaAs基探测器热失配产生原因及影响因素 |
| 3.4.2 封装结构改进 |
| 3.5 Si基探测器热失配研究 |
| 3.5.1 Si基探测器热失配产生原因及影响因素 |
| 3.5.2 封装结构改进 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 大面阵红外探测器读出电路的面形校正研究 |
| 4.1 读出电路面形校正的研究背景及原因 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 平衡结构 |
| 4.3.1 校正方法 |
| 4.3.2 实验测试方法和仪器 |
| 4.3.3 实验结果 |
| 4.3.4 有限元分析 |
| 4.4 应力膜 |
| 4.5 校正后焦平面探测器的连通率 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 外应力对碲镉汞红外探测芯片光电性能影响的研究 |
| 5.1 施加外应力装置设计 |
| 5.1.1 结构设计 |
| 5.1.2 调节方式 |
| 5.2 红外焦平面探测器的光谱测试 |
| 5.2.1 傅里叶变换光谱仪 |
| 5.2.2 光栅光谱仪 |
| 5.3 傅里叶变换红外光谱测试原理和影响因素 |
| 5.4 外应力对长波碲镉汞器件响应光谱的影响 |
| 5.4.1 芯片测试结构 |
| 5.4.2 测试结果分析 |
| 5.5 碲镉汞光伏型探测器的暗电流机制 |
| 5.6 外应力对长波碲镉汞器件暗电流的影响 |
| 5.6.1 暗电流测试顺序 |
| 5.6.2 测试结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及在攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）超长线阵红外焦平面探测器集成化处理电路设计及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号缩写说明 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 空间遥感系统和红外探测器 |
| 1.2.1 遥感成像原理 |
| 1.2.2 红外探测器发展 |
| 1.2.3 信息获取及处理电路 |
| 1.3 国内外高分辨率遥感研究现状 |
| 1.4 研究内容与论文安排 |
| 第二章 集成模拟处理芯片设计与研制 |
| 2.1 集成方案比较与选择 |
| 2.1.1 ASIC |
| 2.1.2 SoC |
| 2.1.3 SiP |
| 2.1.4 方案选择 |
| 2.2 电路形式选择 |
| 2.2.1 电路形式及功能接口 |
| 2.2.2 电路参数计算 |
| 2.2.3 电路仿真分析 |
| 2.3 封装方案 |
| 2.4 模拟处理芯片研制 |
| 2.5 模拟处理芯片功能性能测试 |
| 2.5.1 带宽测试 |
| 2.5.2 噪声测试 |
| 2.5.3 热性能 |
| 2.5.4 抗辐照性能 |
| 2.5.5 电特性测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 信息获取与处理硬件设计与实现 |
| 3.1 总体方案介绍 |
| 3.1.1 系统简介 |
| 3.1.2 红外相机技术要求 |
| 3.1.3 信息获取与处理电路技术要求 |
| 3.2 长线列红外探测器介绍 |
| 3.2.1 读出电路 |
| 3.2.2 电子学接口 |
| 3.2.3 使用要求 |
| 3.3 噪声来源分析 |
| 3.3.1 光子噪声 |
| 3.3.2 红外探测器自身的噪声 |
| 3.3.3 读出噪声 |
| 3.3.4 电子学噪声 |
| 3.3.5 探测器非均匀性造成的噪声 |
| 3.4 信息获取与处理电路设计 |
| 3.4.1 信息获取与处理电路设计方案 |
| 3.4.2 探测器供电电路 |
| 3.4.3 探测器信号调理 |
| 3.4.4 模拟信号拼接和差分处理 |
| 3.4.5 A/D转换和并串转换 |
| 3.4.6 FPGA及周边电路设计 |
| 3.4.7 PCB设计 |
| 3.4.8 接地技术 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 前端驱动软件设计 |
| 4.1 软件功能介绍 |
| 4.1.1 软件接口 |
| 4.1.2 软件主要功能 |
| 4.1.3 软件工作模式 |
| 4.1.4 软件信息流 |
| 4.1.5 软件资源分配 |
| 4.2 FPGA软件设计 |
| 4.2.1 系统复位模块 |
| 4.2.2 探测器驱动时序模块 |
| 4.2.3 CMD指令响应模块 |
| 4.2.4 模拟处理电路控制模块 |
| 4.2.5 图像输出模块 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 相机系统性能测试 |
| 5.1 系统功能性能测试 |
| 5.1.1 探测器性能测试 |
| 5.1.2 电子学系统噪声测试 |
| 5.1.3 噪声等效温差初测 |
| 5.2 成像试验 |
| 5.3 系统性能的红外辐射定标验证 |
| 5.3.1 试验考虑 |
| 5.3.2 系统噪声 |
| 5.3.3 噪声等效温差 |
| 5.3.4 动态范围 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 完成的研究工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.2.1 数万元级超长线阵红外焦平面信息获取的解决方案 |
| 6.2.2 SiP的研制及应用 |
| 6.2.3 高性能信息获取与处理电路 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（9）偏振交火航空验证关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 偏振遥感技术发展现状 |
| 1.2.1 星载偏振遥感技术发展现状 |
| 1.2.2 机载偏振遥感技术发展现状 |
| 1.3 多载荷多手段综合探测 |
| 1.4 本论文研究的必要性 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第2章 偏振交火原理及系统验证需求分析 |
| 2.1 偏振交火技术工作原理 |
| 2.1.1 偏振交火遥感器测量原理 |
| 2.1.2 偏振交火关键技术 |
| 2.2 偏振交火误差敏感性分析 |
| 2.3 机载验证系统验证目标及需求分析 |
| 2.3.1 机载验证系统验证目标 |
| 2.3.2 机载验证系统需求分析 |
| 2.4 机载平台配置要素 |
| 2.4.1 差异性 |
| 2.4.2 可验证性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 偏振交火航空验证系统 |
| 3.1 同平台偏振仪器 |
| 3.1.1 高精度偏振扫描仪 |
| 3.1.2 同时偏振相机 |
| 3.1.3 数据预处理方法 |
| 3.2 航空验证平台电控系统设计 |
| 3.2.1 数据采集与控制单元 |
| 3.2.2 姿态位置测量单元 |
| 3.2.3 热控方案设计 |
| 3.2.4 采集软件设计 |
| 3.2.5 工作流程设计 |
| 3.2.6 时统方案设计 |
| 3.3 空间响应一致性设计 |
| 3.3.1 SIPC图像配准 |
| 3.3.2 基于空间响应的POSP与SIPC视场匹配 |
| 3.4 实验室定标 |
| 3.4.1 POSP实验室定标 |
| 3.4.2 SIPC实验室定标 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 同平台偏振仪器地理定位方法研究 |
| 4.1 POS辅助航空定位基本原理 |
| 4.1.1 POS系统概述 |
| 4.1.2 POS系统测量原理 |
| 4.2 相关坐标系及其转换 |
| 4.2.1 相关坐标系 |
| 4.2.2 坐标系之间的转换 |
| 4.3 SIPC几何标定 |
| 4.4 同平台双偏振仪器地理定位及校正方法 |
| 4.5 地理定位精度分析 |
| 4.5.1 地理定位主要误差源 |
| 4.5.2 地理定位误差模型 |
| 4.5.3 地理定位误差仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 同平台偏振仪器实验验证研究 |
| 5.1 地面验证试验 |
| 5.1.1 实验设置 |
| 5.1.2 光谱匹配 |
| 5.1.3 数据比对 |
| 5.1.4 偏差分析 |
| 5.2 机载验证试验 |
| 5.2.1 实验情况 |
| 5.2.2 地理定位及空间响应验证 |
| 5.2.3 交叉定标验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作的总结 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 英文简写 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（10）基于红外多光谱的有毒有害气体被动遥测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国外研究现状 |
| 1.3 国内研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 红外气体探测原理与方法 |
| 2.1 红外光谱检测识别气体原理 |
| 2.1.1 分子振动理论 |
| 2.1.2 气体三层辐射探测模型 |
| 2.1.3 亮温光谱 |
| 2.2 锁相放大原理与被动红外信号分析 |
| 2.2.1 锁相放大方法原理 |
| 2.2.2 基于锁相放大的被动红外辐射探测模型 |
| 2.2.3 基于相位判断的锁相信号自适应校准方法 |
| 第3章 红外多光谱的气体被动遥测系统 |
| 3.1 气体被动遥测系统实验装置 |
| 3.1.1 多光谱通道分析与选取 |
| 3.1.2 系统总体设计方案及技术指标 |
| 3.1.3 斩光器模块 |
| 3.1.4 滤光片轮模块 |
| 3.1.5 红外探测器 |
| 3.1.6 控制电路模块 |
| 3.1.7 实验装置集成 |
| 3.2 实验装置辐射定标 |
| 3.2.1 辐射定标原理 |
| 3.2.2 实验室辐射定标实验 |
| 3.3 系统噪声等效温差(NETD) |
| 第4章 气体识别实验与分析 |
| 4.1 支持向量原理 |
| 4.1.1 线性判别函数 |
| 4.1.2 线性支持向量机 |
| 4.1.3 非线性支持向量机 |
| 4.2 气体光谱仿真 |
| 4.2.1 气体光谱仿真原理 |
| 4.2.2 氨气、二氯甲烷、DMMP仿真光谱 |
| 4.2.3 仿真光谱与实测光谱对比 |
| 4.3 气体探测识别实验 |
| 4.3.1 实验室气体识别实验 |
| 4.3.2 氨气室外遥测实验 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 进一步展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、从红外成像仪器的多元探测器中获取数据的方法（论文参考文献）
- [1]宽幅高分辨率红外热像仪定量化测量关键技术研究[D]. 胡琸悦. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究[D]. 丁帅. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]基于第二类狄拉克半金属的太赫兹探测器件研究[D]. 徐煌. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [4]红外道路场景的虚实融合辐射一致性研究[D]. 陈澄. 四川大学, 2021(02)
- [5]冷空异常下海洋一号B星水色水温扫描仪热红外波段数据修复及验证[D]. 瞿洋. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [6]宽幅高分辨热像仪几何定位关键技术研究[D]. 李潇雁. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [7]碲镉汞大面阵红外焦平面探测器的可靠性技术研究[D]. 张伟婷. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [8]超长线阵红外焦平面探测器集成化处理电路设计及应用研究[D]. 范文龙. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [9]偏振交火航空验证关键技术研究[D]. 李朕阳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [10]基于红外多光谱的有毒有害气体被动遥测方法研究[D]. 王云云. 中国科学技术大学, 2021(08)