光学制导的红外凝视层析成像方法研究

针对红外成像精确制导导引头的视场和空间分辨率受红外焦平面阵列像元数和探测元尺寸制约的问题，在研究国际上最新的一维红外层析成像方法和技术基础上，引入分视场二维层析的思想，提出光学制导的红外凝视层析成像方法，探求红外凝视层析成像方法的规律，揭示目标、层析传感器及层析重构之间的内在机理，构建光学制导的红外凝视层析成像方法，阐明红外凝视层析成像法探测复杂背景和干扰条件下目标的规律。和现有的方法相比，红外凝视层析成像方法同时具有大视场、高空间分辨率、低成本、无复杂光机扫描、无欠采样、对红外焦平面阵列像元数和探测元尺寸要求低等优点，在红外成像制导中有明显的优势。该项目将为复杂场景和干扰情况下大视场、高空间分辨率的红外成像制导提供新方法及新手段，为目标搜索和跟踪提供低成本的红外凝视成像方法及技术，对红外成像精确制导具有重要的研究价值和应用前景。

本项目研究光学层析跟踪技术。通过建立光学层析跟踪的模型，对圆柱扫描式光学层析成像系统进行了深入研究，分别建立了基于单像素探测器圆锥扫描光学层析系统和基于道威棱镜旋转式光学层析系统。圆锥扫描通过光学系统在调制盘狭缝的多角度旋转扫描获得一维信号，对层析信号进行重构处理从而获得待测物体的二维图像，而旋转扫描式是基于道威棱镜旋转图像的特性，获得旋转图像后用线阵探测器并行接收，可以实现高速图像获取。推导了层析成像方法的信噪比特性，并通过实验验证其在恶劣照明条件下的成像结果依然良好。同时研究了旋转式成像系统，通过MTF分析其图像质量下降原因，并设计了单视场并行扫描光学层析成像系统，研究了并行层析的算法重构过程，用实验验证了并行层析成像的可行性。对于发展新型的光电跟踪系统，提高目标跟踪系统的作用距离和范围提供了理论依据和实验数据。