[发明专利]一种周扫成像控制方法和周扫成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种周扫成像控制方法和周扫成像系统，属于红外探测器的周扫成像领域。

背景技术

目前绝大多数红外周扫成像系统基于红外线列探测器，其扫描速度实时改变是非常困难的，并且通常不具备跟踪搜索功能。近年来国内开展了基于面阵探测器的红外周扫成像系统的研究，通过研究表明，采用面阵探测器较线列探测器进一步提高了图像信噪比以及观测距离，且容易实现跟踪搜索，但是由于探测器周扫高速运动，引起目标拖尾，导致目标方位的指示精度不高，且因为图像模糊，使得难以对环境进行观察。因此亟需开发出一种新型周扫成像系统以实现更强的探测性能及更高的探测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种周扫成像控制方法和周扫成像系统，用以解决因探测器周扫高速运动而导致的目标方位的指示精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种周扫成像控制方法，该方法基于的周扫成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转台上的红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜，每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当成像视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/T_INT，其中，α为每次摆镜为补偿视场所需摆动的角度，T_INT为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间。

一种周扫成像系统，所述成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转台上的红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜，所述红外光学系统包括望远物镜组和会聚成像组，所述望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组和探测器是从物方到像方同光轴依次设置的，来自物方的光线依次通过所述望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组，最后成像到所述探测器；

每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当成像视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/T_INT，其中，α为每次摆镜为补偿视场所需摆动的角度，T_INT为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间；所述方位补偿摆镜的旋转轴与其法线垂直，且方位补偿摆镜以与所述方位扫描转台相反的方向摆动，同转台转动方向相互补偿。

所述成像系统还包括一个用于对转台位置脉冲信号进行计数的计数器、用于控制摆镜摆动的摆镜控制装置和用于与探测器连接的探测器成像装置，所述摆镜控制装置采样连接所述计数器。

所述红外光学系统在一个视场下时，当计数器计数到与该视场对应的脉冲计数值或者该脉冲计数值的整数倍时，摆镜控制装置控制摆镜开始摆动，同时探测器成像装置产生探测器积分信号，满足摆镜在探测器曝光的积分时间内摆动。

所述红外光学系统在一个视场下时，当计数器计数到与该视场对应的脉冲计数值或者该脉冲计数值的整数倍时，摆镜控制装置控制摆镜开始摆动，之后当摆镜进入匀速线性区时产生一个摆镜线性区开始信号，探测器成像装置根据所述摆镜线性区开始信号产生探测器积分信号，满足摆镜在探测器曝光的积分时间内、且在线性区内摆动。

当探测器曝光的积分时间结束时，探测器产生数据有效信号并向外输出图像数据，同时摆镜返回至初始位置。

所述望远物镜组包括前固定透镜、变倍组和后固定镜组，其中，变倍组由大视场变倍组和中视场变倍组变倍组构成，所述大视场变倍组由第二透镜和第五透镜构成，所述中视场变倍组由第三透镜和第四透镜构成，从物方到像方依次设置所述第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；当大视场变倍组投入到所述光学系统、且中视场变倍组从所述光学系统中切出，该光学系统为大视场光学系统；当中视场变倍组投入到所述光学系统、且大视场变倍组从所述光学系统中切出，该光学系统为中视场光学系统；当大视场变倍组和中视场变倍组均从所述光学系统中切出，该光学系统为小视场光学系统；

该光学系统的设计指标为：波长为7.7μm～10.3μm；像元尺寸为：20μm×24μm；F#为2；焦距＝500mm时，视场角为2.82°×2.11°；焦距＝300mm时，视场角为4.69°×3.52°；焦距＝100mm时，视场角为14.04°×10.53°。

所述光学系统的总光焦度满足以下公式：

其中，为第i个透镜的光焦度，h_i为近轴光线在第i个透镜上的入射高度，为系统的总光焦度；

所述光学系统的总色差系数满足以下公式：