《红外成像原理》PPT课件.ppt

红外成像原理及应用 2 天文观测 地面10米望远镜用7种波长观测的彗木碰撞后的红外图像 SL 9彗核C碰撞前后的木星红外图像 3 军事观察 红外望远镜 红外摄像机 英军押解伊战俘 军事观察 4 气象预测 红外云图 5 艺术鉴定 6 温度感应 红外感应开关 红外测温仪 7 数据传输 8 一 应用 医学成像 9 一 应用广泛 红外线原来这么有用啊 天文 军事 气象 数据传输 文物鉴定 医学 10 红外成像的原理 一 红外线的特性又称红外辐射 是指波长为0 78 1000微米的电磁波 其中波长为0 78 2 0微米的部分称为近红外 波长为2 0 1000微米的部分称为热红外线 也就是我们熟悉的中远红外光 11 红外成像的原理 红外辐射普遍存在于自然界 红外辐射的倍频程比可见光宽 任何温度高于绝对零度的物体 人体 冰 雪等 都在不停地发射红外辐射 倍频程 若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍 即频率之比为2 这样划分的每一个频程称为1倍频程 简称倍频程 可见光 0 38 0 78um 一个倍频程红外线 0 78 1000um 商为1282 210 10个倍频程 12 红外成像的原理 红外辐射能量密度曲线 常见物体的峰值波长 13 红外成像的原理 红外辐射的大气窗口 红外辐射在大气中传输时 不同波长的红外辐射 有着不同的吸收和衰减 14 红外成像系统 红外成像系统 被动式红外成像系统 红外热像仪 利用物体自然发射的红外辐射 主动式红外成像系统 红外夜视仪 利用不同物体对红外辐射的不同反射 15 被动式红外成像系统 红外热像仪自然界中 一切物体都可以辐射红外线 因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像 热红外线形成的图像称为热图 目标的热图像和目标的可见光图像不同 它不是人眼所能看到的目标可见光图像 而只是目标表面温度分布图像 16 被动式红外成像系统 光电转换 电视光栅 17 被动式红外成像系统 显示可以采用发光二极管和CRT 信号处理与显示 信号处理与显示的基本任务是形成与景物温度分布相对应的视频信号 然后根据景物各单元对应的视频信号标出景物各部分的温度 并显示出景物的热图像 信号处理部分包括 前置放大 主放 自动增益控制 限制带宽 检波 鉴幅 多路传输和线性变换 18 19 被动式红外成像系统 ThermoVision A20 V高品质红外热像仪 20 被动式红外成像系统 热图像再现了景物各部分温度和辐射发射率的差异 能够显示出景物的特征 树林中人的热图像 小图是可见光图像大图是热图像 21 红外成像的原理 当然啦 由上面的红外热图可以知道 物体各部分的温度分布 这些都只是探测器探测到的图像 但我们更多时候更需要的是直观的图像 而不只是观测目标表面的温度分布 所以还要将探测器探测的红外光转换成人眼识别的可见光 22 红外摄影图片 23 我们肯定会想 为什么都是黑白的照片呢 因为红外摄像是利用普通CCD黑白摄像机可以感受红外光的光谱特性 即可以感受可见光 也可以感受红外光 配合红外灯作为 照明源 来夜视成像 所以所成的图像只有黑白 24 红外摄像的基本原理图 25 主动式红外成像系统 主动式红外成像系统自身带有红外光源 是根据被成像物体对红外光源的不同反射率 以红外变像管作为光电成像器件的红外成像系统 优点 成像清晰 对比度高 不受环境光源影响 缺点 易暴露 不利于军事应用 26 Backdrops Thesearefullsizedbackdrops justscalethemup CanbeCopy PastedoutofTemplatesforuseanywhere 红外夜视图像 装有红外夜视仪的步枪 主动式红外成像系统 27 主动式红外成像系统 主动式红外成像系统的系统结构 主动式红外成像系统 28 主动式红外成像系统结构 29 主动式红外成像系统 光学系统 物镜组 把目标成像于变像管的光阴极面上 目镜组 把变像管荧光屏上的像放大 便于人眼观察 与常规光学仪器不同 变像管将物镜组和目镜组隔开 使得光学系统的入瞳和出瞳不存在物象共轭关系 30 主动式红外成像系统 红外变像管是主动式红外成像系统的核心 是一种高真空图像转换器件 完成从近红外图像到可见光图像的转换并增强图像 3 1 3红外变像管 从结构材料上分 红外变像管可以分为金属结构型和玻璃结构型 从工作方法上分 可以分为连续工作方式和选通工作方式 31 主动式红外成像系统 电子光学系统 荧光屏 32 主动式红外成像系统 红外变像管的工作过程 近红外辐射 光阴极面 通常变像管的光阴极采用对近红外敏感 0 8 1 2um 的银氧铯光敏层 电子光学部分相当于一个静电聚焦系统 电子流图像 电子光学系统 荧光屏 可见光图像 33 主动式红外成像系统 大气后向散射现象 红外探照灯向目标发出的红外光束通过大气时 其中一部分散射后向辐射进入观察系统 引入了图像的背景噪声 降低了图像对比度和清晰度 如何减小大气后向散射影响 选通技术 通过发射脉冲时序配合 使变像管在接收观察目标反射回来的红外辐射时工作 34 主动式红外成像系统 探照灯 短脉冲红外激光 红外变像管 加选通电极 35 精确测量目标与观察者之间的距离 探测距离为1220米时的选通时序图 脉冲光源照明输出 后向散射辐射 目标反射辐射 选通脉冲 减少大气后向散射对红外图像对比度和清晰度的影响 36 主动式红外成像系统 主动式红外成像系统的特点 能够区分军事目标和自然景物 识别伪装 典型目标的反射曲线 可见光谱区 近红外光谱区 37 主动式红外成像系统 由于系统 主动照明 工作时不受环境照明影响 可以在