临近空间短波红外多光谱成像技术

短波红外成像原理一、红外线红外线（Infrared，简称IR）是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长在760nm至1mm之间，是波长比红光长的非可见光，对应频率约是在430 THz到300 GHz的范围内。

室温下物体所发出的热辐射多都在此波段。

01一般使用者分类近红外线（NIR, IR-A DIN）：波长在 0.75 － 1.4 微米，以水的吸收来定义，由于在二氧化硅玻璃中的低衰减率，通常使用在光纤通信中。

在这个区域的波长对影像的增强非常敏锐。

例如，包括夜视设备，像是夜视镜。

短波长红外线（SWIR, IR-B DIN）：1.4 － 3 微米，水的吸收在 1,450 nm显著的增加。

1,530 至 1,560 nm是主导远距离通信的主要光谱区域。

中波长红外线（MWIR, IR-C DIN）：也称为中红外线：波长在 3 － 8 微米。

被动式的红外线追热导向导弹技术在设计上就是使用 3 － 5 微米波段的大气窗口来工作，对飞机红外线标识的归航，通常是针对飞机引擎排放的羽流。

长波长红外线（LWIR, IR-C DIN）：8 － 15 微米。

这是”热成像”的区域，在这个波段的感测器不需要其他的光或外部热源，例如太阳、月球或红外灯，就可以获得完整的热排放量的被动影像。

前视性红外线（FLIR）系统使用这个区域的频谱。

，有时也会被归类为”远红外线”远红外线（FIR）：50 － 1,000 微米（参见远红外线激光）。

PS：NIR和SWIR有时被称为“反射红外线”，而MWIR 和LWIR有时被称为”热红外线”，这是基于黑体辐射曲线的特性，典型的’热’物体，像是排气管，同样的物体通常在MW的波段会比在LW波段下来得更为明亮。

02感测器回应分类可以依不同感测器可侦测的范围来分类：近红外线：波长范围为 0.7 至 1.0 µm（由人眼无法侦测的范围到硅可响应的范围）短波红外线：波长范围为 1.0 至 3.0 µm（由硅的截止频率到大气红外线窗口的截止频率），InGaAs范围可以到1.8 µm，一些较不灵敏的铅盐也可侦测到此范围。

短波红外相机在航拍领域的使用建议书1、引言随着计算机信息技术及无人驾驶飞行器技术的发展，无人机航拍技术也在民用领域得到了更广泛的应用，同时对无人机航拍也提出了更高的要求。

不仅对无人机本身提出了可靠性高、稳定性、易操作、成本低、航时长等要求，而对相机也提出了相应的要求，主要是像素更多、可以应对不同的天气环境及不同的航拍任务等方面。

短波红外相机是一种结合了可见光“反射成像”及中远红外“辐射成像”特点的相机，结合无人机可以完成更多特殊的航拍任务。

2、产品原理红外线按照波长范围可划分为三个波段：分别是短波红外（1-3um）、中波红外（3-5um）、长波红外（8-12um）。

短波红外光谱具有以下几种特性：1）任何物体都具有吸收和反射不同波长电磁波的特性，不同的物体的光谱特性不同；2）大气中等效凝结水厚度是影响大气传输特性的重要原因，在短波红外光谱范围内，特别是1.5-1.7um范围内。

大气的传输性非常好；3）景物光谱反射系数的差别比可见光要大，因为拍摄图像的对比度增强。

短波红外相机的原理与可见光相机原理大同小异，都是通过镜头将目标的像成在感光芯片，芯片把数据记录后以串行或并行方式传送至后端读取电路，并进行图像处理等，最后显示出来。

唯一不同的是可见光相机光谱敏感波段集中在400-800nm，而短波红外相机则集中在900-1700nm。

3、主要特点及优势3.1主要特点1）短波红外成像技术在0.9-1.7um有非常高的灵敏度。

2）标准C接口便于客户根据实际需求配置镜头。

3）曝光时间500ns-500ms可调。

4）14bit USB数字输出可自动调节高速数字图像的增益。

5）高帧率全帧：110 Hz; 窗口：15.6K Hz （32x8）6）低噪声电路提供高灵敏度和宽动态范围。

7）低功耗非TEC相机功耗低至2.5W 便于手持或移动。

8）体积小重量轻便于OEM集成。

体积：55 x 55 x 70 mm，重量：（不含镜头）206g3.2、技术指标3.3、量子效率曲线3.4、相机尺寸图4、应用领域基于短波红外光谱的特性，短波红外成像技术在军事领域有了很快的发展，包括车载、机载前视成像、激光导引、战场激光排查、信标系统等领域。

多光谱成像技术路线一、光谱波段选择多光谱成像技术是通过在不同波段上获取图像来获取目标的多光谱信息。

因此，光谱波段的选择是该技术的重要环节。

通常，根据目标特性和应用场景，选择合适的光谱波段可以更好地突出目标的特征，提高识别精度。

二、成像方式多光谱成像可以采用多种成像方式，如推扫式、摆扫式、扫掠式等。

推扫式成像方式通过沿着一条轨道移动焦平面阵列或多光谱镜头来实现大面积的成像；摆扫式和扫掠式则通过快速旋转或滑动焦平面阵列或多光谱镜头来实现。

不同成像方式适用于不同的应用场景，需要根据具体需求进行选择。

三、图像采集多光谱图像采集需要使用多光谱相机或多光谱成像系统。

这些设备通常由多个不同波段的滤光片和图像传感器组成，可以同时获取多个光谱波段的图像。

在采集多光谱图像时，需要确保采集设备与目标之间的距离、角度等参数设置正确，以保证图像质量。

四、图像处理多光谱图像处理是通过对不同波段上的图像进行融合、校正、增强等操作，以提高图像质量和特征提取的准确性。

常用的图像处理方法包括波段组合、对比度拉伸、直方图均衡化等。

这些方法可以根据具体需求进行选择和组合，以实现最佳的图像处理效果。

五、特征提取多光谱图像的特征提取是通过对图像中的目标进行特征提取和分类的过程。

常用的特征提取方法包括基于像素的特征提取、基于区域的特征提取和基于边缘的特征提取等。

这些方法可以根据目标特性和应用场景进行选择，以实现最佳的特征提取效果。

六、目标识别多光谱图像的目标识别是通过对提取的特征进行分类和识别，以确定目标的具体类型和位置。

常用的目标识别方法包括基于分类器的方法、基于机器学习的方法和基于深度学习的方法等。

这些方法可以根据目标特性和应用场景进行选择，以实现最佳的目标识别效果。

七、场景理解多光谱图像的场景理解是通过对图像中的场景进行语义理解和解释的过程。

常用的场景理解方法包括基于规则的方法、基于模型的方法和基于深度学习的方法等。

这些方法可以根据场景特性和应用需求进行选择，以实现最佳的场景理解效果。

“高分五号”可见短波红外高光谱相机使我国高光谱遥感技术
再上新台阶
佚名
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2018(039)005
【摘要】据中国科学院上海技术物理研究所网站报道,2018年5月9日,北京时间2时28分,我国在山西太原卫星发射中心成功发射“高分五号”高光谱卫星.中国科学院上海技术物理研究所承担研制卫星红外地平仪（已在入轨初期成功捕获地球）和可见短波红外高光谱相机.
【总页数】1页(P封4)
【正文语种】中文
【相关文献】
1."高分五号"卫星可见短波红外高光谱相机的研制 [J], 刘银年
2.资源一号02D卫星可见短波红外高光谱相机研制 [J], 刘银年;孙德新;韩波;朱海健;刘书锋;原娟
3.基于S矩阵编码的短波红外高光谱成像验证及噪声分析 [J], 唐国良;李春来;刘世界;徐睿;徐艳;袁立银;王建宇
4.高分五号甚高光谱相机研制顺利 [J], 杭文
5.可见短波红外高光谱相机有效载荷观测能力及应用前景 [J], 刘银年;孙德新;胡晓宁;刘思含;甘甫平;葛曙乐
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光学成像技术的发展现状与前景展望自光学成像技术诞生以来，随着科技的快速发展，它的应用范围也在不断拓展。

如今，光学成像技术已被广泛应用于医学、工业、军事等领域，发挥着重要的作用。

本文将探讨光学成像技术的现状和未来发展方向。

一、光学成像技术的现状1.可见光成像技术可见光成像技术是最常见也是最成熟的一种光学成像技术，它是通过物体反射、散射、透过的光线形成的图像进行成像的。

这种技术被广泛应用于数码相机、智能手机、监控等领域，其中传感器技术和后处理算法是该技术的两大关键因素。

2.红外成像技术红外成像技术是指利用物体辐射出的红外光信号进行成像的技术。

相比于可见光成像技术，红外成像技术在深度、极端环境以及隐蔽目标探测方面有着更强的应用优势。

红外成像技术被广泛应用于夜视、安防监控、医学、军事等领域，其发展前景广阔。

3.超分辨率成像技术超分辨率成像技术是指通过算法将低分辨率图像转换为高分辨率图像的一种技术。

它在图像处理、机器视觉等领域有着广泛的应用，对于航空、军事等领域的设备也有着较高的需求。

二、光学成像技术的未来发展方向1.深度学习和人工智能随着深度学习和人工智能的快速发展，它们已经逐渐融入到了光学成像技术中。

利用深度学习和人工智能算法处理图像数据，可以获得更加精准、高效的成像效果。

在未来，随着人工智能算法的不断优化和完善，这种技术将更加广泛地应用于医学、机器视觉、安防等领域。

2.超材料和纳米技术超材料和纳米技术的发展为光学成像技术的发展提供了新的突破口。

通过超材料和纳米技术的应用，可以进一步实现光学成像技术的超分辨率、高效率、高精度、高分辨率等方向的发展。

这种技术在生物医学、电子信息、光纤通信等领域具有较为广阔的应用前景。

3.光子学光子学是指利用光子进行信息传输和图像处理的一种技术。

通过光子学技术，可以实现高速度、高精度、高效率的图像处理和数据传输。

未来，该技术在通信、医学成像、遥感等诸多领域都有较大的发展空间。

红外成像光谱的基础研究及应用红外成像光谱技术（infrared imaging spectroscopy）是一种基于红外辐射的无损分析和检测技术。

它通过将红外辐射反射、透射、散射或发射的光谱信息进行成像处理，可以对物质的结构、成分、形态等进行快速、非接触、大范围和高分辨率的检测与识别。

近年来，随着红外成像光谱技术的不断发展和完善，它已经广泛应用于许多领域，例如医学、环境、食品、化学、材料等。

本文就红外成像光谱技术的基础研究及应用展开探讨。

一、原理和技术1. 原理红外辐射是一种频率介于可见光和微波之间的电磁波辐射。

它具有充分透过大多数非金属物质的特性。

当红外辐射穿过物质时，受到了不同程度的吸收或反射，其反射光谱包含了物质的结构与成分信息。

红外成像光谱技术就是利用红外辐射的这种特性，测量和分析物质的反射光谱，再通过图像处理技术，得到高分辨率的成像结果。

2. 技术红外成像光谱技术基本分为以下几个步骤：采集样品辐射；光谱分析和成像处理；结果分析和识别。

a. 采集样品辐射在采集样品辐射时，可以采用不同的方式。

例如反射法、透射法、散射法和发射法。

通常使用的是反射法和透射法。

反射法是指将红外光发射到样品表面，再通过光谱仪测量它的反射光谱。

透射法则是将样品制成薄片，将红外光照射到样品背面，再通过样品前表面测量其透射光谱。

b. 光谱分析和成像处理在光谱分析和成像处理方面，需要对采集到的红外光谱进行分析。

其中，包括光谱预处和峰识别，即通过对光谱数据分析，找到每个波数位置上的峰，并用化学光谱库进行对比分析。

然后将光谱数据转化为数字图像，实现红外成像。

最后，通过图像处理软件对成像结果进行处理，得到一幅全景图像或者多幅图像拼接后的大范围图像。

c. 结果分析和识别在结果分析和识别方面，可以使用化学图像分析软件或人眼观察等多种方法。

其中，化学图像分析软件可以将不同波数下的峰用伪色图或真彩色图表现出来，方便用户直观观察其分布情况。

■国内消息Domestic Information局分五号”可见短波红外局光谱相机使我国高光谱遥感技术再上新台阶据中国科学院上海技术物理研究所网站报道，2018年5月9 H，北京时间2时28分，我国在山西太原卫星发射中心成功发射“高分五号”高光谱卫星。

中国科学院上海技术物理研究所承担研制卫星红外地平仪（已在入轨初期成功捕 获地球）和可见短波红外高光谱相机。

作为“高分五号”卫黾六大主载荷之一，可见短波红外高光措相机是国际注台宽措段植盖的高光措相机，对复杂地 物、环境只.有突出的识别和分类能力。

它可同时获取观测对象的几何、辐射和光措信息，并以足够高的光措分辨率、空间 分辨率和辐射分辨率定a获取观测目标的构造和成份等信息，同时获取观测路径h大气等相关信息，实现对陆地表面高 光谱、高空间、高辐射分辨率成像光谱的观测。

可见短波红外高光谱相机以高光谱方式实现对地优于30 m空间分辨率的连续成像。

它具有330个光谱通道，比一 般成像相机多了近甘倍；其光谱檀盖可见光至短波红外的2100 n m范围宽度，比一般相机宽了近9倍；特别是同时实 现的60 k m高光谱成像幅宽，将极大提高对全球陆地环境生态资源的探测能力。

与国际上经典的高光谱相机相比，该载 荷幅宽提高了8倍，光谱数增加近甘个，信噪比提升近4倍。

与美国、德国、H本、加拿大等国际h当前发展的高光谱 相机比较，其综合性能和主要技术指标可保持5年以h的国际领先水平。

h海技物所创新性地提出基于视场倍增远心成像和凸面光栅大平场度低畸变分光的高光谱成像方案。

历经10年时 间，突破了小F数大视场低畸变远心成像，大平场度超低畸变精细分光、在轨高精度光谱辐射定标、大规模高帧频红外 焦平面探测器等关键技术，完成了高光措相机的原型样机、工程样机、鉴定产品、发射产品的研制。

相机入轨后，将有力 提升我国在环境、生态、资源、农业、林业等多个领域遥感监测方面的能力，有效服务“美W中国”建设，使我国高光措 遥感技术再h新台阶，走在国际前列。

红外成像技术在无人机中的应用随着无人机技术的逐步成熟和市场不断扩大，无人机在民用、商业和军事等领域的应用越来越广泛。

红外成像技术，作为无人机应用中的一个重要方向，正在发挥着越来越重要的作用。

本文将重点探讨红外成像技术在无人机中的应用，并介绍一些相关的技术和产品。

一、红外成像技术的基本原理红外成像技术是一种以红外辐射作为探测信号的成像技术。

红外辐射是指物体或体系发射或反射的电磁波辐射波段，其波长范围一般为0.8~1000微米。

根据不同的波长范围，红外辐射可以分为近红外、中红外和远红外三个波段。

红外成像技术基于红外辐射与物体表面温度的关系，通过对物体表面红外辐射的探测和分析，实现对物体表面温度分布的成像。

常见的红外成像技术包括热像仪、红外线相机等。

二、在无人机应用中，红外成像技术主要用于以下几个方向：1、搜索与救援无人机搭载红外成像设备，可以快速扫描大范围的地面、空中和水面，通过感知被搜救对象的体温分布，快速找到搜救目标，提高搜救效率。

在地震、水灾等自然灾害救援中，红外成像技术的应用已经得到广泛验证。

2、边防与安防无人机搭载红外成像设备，可以对地面、建筑物和人员等进行快速、低空、全天候的监测，特别是在夜间或复杂天气条件下，具有非常优越的性能。

在边防、反恐、城市管理、交通安全等领域，红外成像技术已成为重要的安防手段。

3、环境监测无人机搭载红外成像设备，可以对大规模的环境进行监测，如火山、海洋、森林等地区。

通过观测环境温度分布，可以快速发现异常现象，减少人员和设备的风险。

三、红外成像技术在无人机中的应用产品1、热成像相机热成像相机是一种能够实时获取场景中温度分布信息和热图的专业相机。

它可以快速获取目标的温度、热红外图片和温度分布图，用于无人机的环境监测、工程勘察、热物理学等领域。

2、红外线跟踪系统红外线跟踪系统是一种基于红外成像技术的专业设备。

它可以实时跟踪、捕捉、记录攻击目标，并显示在图像上。

无人机搭载红外线跟踪系统后，可以在边境防卫、反恐等方面发挥重要作用。