紅外成像原理精品課件

1、紅外成像原理第1頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二1天文觀測地面10米望遠鏡用7種波長觀測的彗木碰撞后的紅外圖像SL-9彗核C碰撞前后的木星紅外圖像第2頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二2軍事觀察紅外望遠鏡紅外攝像機（英軍押解伊戰(zhàn)俘）軍事觀察第3頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二3氣象預(yù)測紅外云圖第4頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二4 藝術(shù)鑒定第5頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二5溫度感應(yīng)紅外感應(yīng)開關(guān)紅外測溫儀第6頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二

2、6數(shù)據(jù)傳輸?shù)?頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二7一、應(yīng)用醫(yī)學(xué)成像第8頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二8一、應(yīng)用廣泛紅外線原來這么有用啊！天文軍事氣象數(shù)據(jù)傳輸文物鑒定醫(yī)學(xué)第9頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二9紅外成像的原理一、紅外線的特性 又稱紅外輻射，是指波長為0.781000微米的電磁波。其中波長為0.782.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.01000微米的部分稱為熱紅外線，也就是我們熟悉的中遠紅外光； 第10頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二10紅外成像的原理紅外輻射普遍存在于自然界：紅

3、外輻射的倍頻程比可見光寬: 任何溫度高于絕對零度的物體（人體、冰、雪等）都在不停地發(fā)射紅外輻射。倍頻程：若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為2，這樣劃分的每一個頻程稱為1倍頻程，簡稱倍頻程。可見光：0.380.78um，一個倍頻程紅外線：0.781000um，商為1282210，10個倍頻程第11頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二11紅外成像的原理紅外輻射能量密度曲線溫度波長物體名稱溫度/K太陽110000.26融化的鐵18031.61融化的銅11732.47融化的蠟3368.62人體3059.50地球大氣3009.66冰27310.6液態(tài)氮77.237

4、.53常見物體的峰值波長第12頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二12紅外成像的原理 紅外輻射的大氣窗口 紅外輻射在大氣中傳輸時，不同波長的紅外輻射，有著不同的吸收和衰減；12.535814第13頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二13紅外成像系統(tǒng)紅外成像系統(tǒng)被動式紅外成像系統(tǒng)（紅外熱像儀）利用物體自然發(fā)射的紅外輻射主動式紅外成像系統(tǒng)（紅外夜視儀）利用不同物體對紅外輻射的不同反射第14頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二14被動式紅外成像系統(tǒng)紅外熱像儀 自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標(biāo)的本身和背景之間的

5、紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱為熱圖；目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像，而只是目標(biāo)表面溫度分布圖像 ；第15頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二15被動式紅外成像系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換電視光柵第16頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二16被動式紅外成像系統(tǒng)顯示可以采用發(fā)光二極管和CRT。信號處理與顯示 信號處理與顯示的基本任務(wù)是形成與景物溫度分布相對應(yīng)的視頻信號，然后根據(jù)景物各單元對應(yīng)的視頻信號標(biāo)出景物各部分的溫度，并顯示出景物的熱圖像。信號處理部分包括：前置放大、主放、自動增益控制、限制帶寬、檢波

6、、鑒幅、多路傳輸和線性變換。第17頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二17第18頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二18被動式紅外成像系統(tǒng)ThermoVision A20-V高品質(zhì)紅外熱像儀第19頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二19被動式紅外成像系統(tǒng) 熱圖像再現(xiàn)了景物各部分溫度和輻射發(fā)射率的差異，能夠顯示出景物的特征。樹林中人的熱圖像小圖是可見光圖像大圖是熱圖像第20頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二20紅外成像的原理 當(dāng)然啦，由上面的紅外熱圖可以知道，物體各部分的溫度分布，這些都只是探測器探測到的圖

7、像，但我們更多時候更需要的是直觀的圖像，而不只是觀測目標(biāo)表面的溫度分布，所以還要將探測器探測的紅外光轉(zhuǎn)換成人眼識別的可見光 。第21頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二21紅外攝影圖片：第22頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二22我們肯定會想，為什么都是黑白的照片呢？ 因為紅外攝像是利用普通CCD黑白攝像機可以感受紅外光的光譜特性（即可以感受可見光，也可以感受紅外光），配合紅外燈作為“照明源”來夜視成像，所以所成的圖像只有黑白；第23頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二23紅外攝像的基本原理圖：第24頁，共41頁，2022年，

8、5月20日，17點39分，星期二24主動式紅外成像系統(tǒng) 主動式紅外成像系統(tǒng)自身帶有紅外光源，是根據(jù)被成像物體對紅外光源的不同反射率，以紅外變像管作為光電成像器件的紅外成像系統(tǒng)。優(yōu)點：成像清晰、對比度高、不受環(huán)境光源影響；缺點：易暴露，不利于軍事應(yīng)用。第25頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二25Backdrops:- These are full sized backdrops, just scale them up!- Can be Copy-Pasted out of Templates for use anywhere!紅外夜視圖像裝有紅外夜視儀的步槍主動式紅外成像

9、系統(tǒng)第26頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二26主動式紅外成像系統(tǒng)主動式紅外成像系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主動式紅外成像系統(tǒng)紅外探照燈紅外輻射光源紅外變像管光譜轉(zhuǎn)換電子成像亮度增強高壓電源變像管電源光學(xué)系統(tǒng) 物鏡組 目鏡組第27頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二27主動式紅外成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第28頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二28主動式紅外成像系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)物鏡組：把目標(biāo)成像于變像管的光陰極面上；目鏡組：把變像管熒光屏上的像放大，便于 人眼觀察；與常規(guī)光學(xué)儀器不同，變像管將物鏡組和目鏡組隔開，使得光學(xué)系統(tǒng)的入瞳和出瞳不存在物象共軛關(guān)系！

10、第29頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二29主動式紅外成像系統(tǒng) 紅外變像管是主動式紅外成像系統(tǒng)的核心，是一種高真空圖像轉(zhuǎn)換器件，完成從近紅外圖像到可見光圖像的轉(zhuǎn)換并增強圖像。3.1.3 紅外變像管 從結(jié)構(gòu)材料上分，紅外變像管可以分為金屬結(jié)構(gòu)型和玻璃結(jié)構(gòu)型； 從工作方法上分，可以分為連續(xù)工作方式和選通工作方式。第30頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二30主動式紅外成像系統(tǒng)紅外變像管結(jié)構(gòu)光學(xué)纖維陰極外筒電子軌跡陽極錐電極紅外光陰極電子光學(xué)系統(tǒng)熒光屏第31頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二31主動式紅外成像系統(tǒng)紅外變像管的工作過

11、程近紅外輻射光陰極面 通常變像管的光陰極采用對近紅外敏感（0.81.2um）的銀氧銫光敏層，電子光學(xué)部分相當(dāng)于一個靜電聚焦系統(tǒng)。電子流圖像電子光學(xué)系統(tǒng)熒光屏可見光圖像高能電子第32頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二32主動式紅外成像系統(tǒng)大氣后向散射現(xiàn)象：紅外探照燈向目標(biāo)發(fā)出的紅外光束通過大氣時，其中一部分散射后向輻射進入觀察系統(tǒng)。引入了圖像的背景噪聲，降低了圖像對比度和清晰度。如何減小大氣后向散射影響？選通技術(shù) 通過發(fā)射脈沖時序配合，使變像管在接收觀察目標(biāo)反射回來的紅外輻射時工作。第33頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二33主動式紅外成像系統(tǒng)探照

12、燈：短脈沖紅外激光紅外變像管：加選通電極第34頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二34精確測量目標(biāo)與觀察者之間的距離探測距離為1220米時的選通時序圖脈沖光源照明輸出后向散射輻射目標(biāo)反射輻射選通脈沖8微秒減少大氣后向散射對紅外圖像對比度和清晰度的影響第35頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二35主動式紅外成像系統(tǒng)主動式紅外成像系統(tǒng)的特點： 能夠區(qū)分軍事目標(biāo)和自然景物，識別偽裝；典型目標(biāo)的反射曲線可見光譜區(qū)近紅外光譜區(qū)第36頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二36主動式紅外成像系統(tǒng) 由于系統(tǒng)“主動照明”，工作時不受環(huán)境照明影響，可以在“全黑”條件下工作。 近紅外輻射比可見光受大氣散射影響小，較易通過大氣層（惡劣天氣除外）；第37頁，共41頁，2022年，5月20日，17點39分，星期二37軍事應(yīng)用：第38頁，共