微光夜视的技术

监控夜视的原理
监控夜视技术是通过利用红外辐射和光增强技术来获得低亮度环境下的图像。

具体原理如下：
1. 红外辐射：物体在绝对零度以上都会辐射热能，包括红外辐射。

红外辐射波长长于可见光，无法被人眼所感知。

监控夜视系统会通过红外传感器或红外LED发射器发射红外光束，这些光束会在被观察物体上反射或散射。

红外摄像机会接收并转换成可视图像。

2. 光增强：光增强技术是利用光电转换器将低亮度环境中的微弱光信号增强至可见光水平。

这种技术通过光电传感器捕捉红外辐射，并将其转换为电荷，然后经过电子放大和图像再现，最终得到清晰的夜视图像。

监控夜视技术的发展使得在暗夜中也能够获取到清晰的监控图像，极大地提升了夜间安全监控的效果和可靠性。

红外夜视技术漫谈----夜视仪和战争古今中外的战场上，人们十分重视利用夜幕掩护，夺取白天难以取得的战果。

在朝鲜战场上，美军曾发出"太阳是我们的，月亮是中国人的"叹息。

然而，纵观近期几场局部战争，美军却几乎全是从夜间发起的。

正如海湾战争中的美军空战主要指挥官、空军少将格罗松说："永远不要忘记，海湾战争的开始、作战和获胜都是在夜间。

"美军从怯于夜战到敢于夜战，要归功于夜视技术。

夜视技术是应用光电探测和成像器材，将肉眼不可视目标转换（或增强）成可视影像的信息采集、处理和显示技术。

在夜暗环境中存在着少量的自然光，如月光、星光、大气辉光等，统统称为夜天光。

因为它们和太阳光比起来十分微弱，所以又叫作夜微光。

人眼视网膜的感光灵敏度不高，在微光条件下不能充分"曝光"。

这是造成人们在夜暗环境中不能正常观察的一个原因。

夜暗环境中，除了有微光存在外，还有大量的红外光。

世界上一切物体每时每刻都在向外发射红外线，所以无论白天黑夜，空间都充满了红外线。

但红外线不论强弱，人们都不能看到。

夜视器材就是利用微光和红外线这两个条件，把来自目标的人眼看不见的光（微光或红外光）信号转换成为电信号，然后再把电信号放大，并把电信号转换成人眼可见的光信号。

这种光-电-光的两次转换乃是一切夜视器材实现夜间观察的共同途径。

1934年，荷兰的霍尔斯特（G·Holst）等人制成第一只近贴式红外变像管，树立起了人类冲破夜暗的第一块里程碑。

随着夜视技术的不断进展，品种不断增多，目前主要有：一、主动式红外夜视仪主动式红外夜视仪目前发展较为成熟，造价低廉，而且由于自身携带红外光源，所以受环境照明条件的影响较小，观察效果比较好。

观察实用距离一般300米左右，主要用于近距离侦察与搜索、短射程武器的夜间瞄准和各种车辆的夜间驾驶。

缺点主要是容易暴露。

因为红外探照灯发射的红外光束虽不能被肉眼察觉，但能被对方用仪器探测到。

文章编号!"##$%$#&$’$##()#(%#*+(%#(用于微光夜视系统性能评估的新方法刘磊,李元,钱芸生,常本康’南京理工大学电光院,南京$"##-+)摘要!为了全面.科学.合理地评价夜视系统的性能指标和作战效能,避免在野外实测微光夜视仪的过程中投入大量的人力.物力和财力,在微光成像夜视系统阈值探测理论和视景仿真技术的基础上,开发了一个集计算和仿真功能于一体的应用软件,提出了采用三维视景仿真软件作为夜视系统性能评估工具的新方法/该软件可以实现对微光夜视系统夜间成像的仿真和视距的评估/以三代微光夜视观瞄系统为试验对象,对其在不同夜间环境下进行了性能评估和野外测试/通过对结果的分析和比较,证实了该评估方法是实用的/关键词!视距探测方程0视景仿真0性能评估中图分类号!12$$3文献标志码!4567869:;<=;>?@A B C D >C E F 66?C D B C 9@;EC E <A G 6E 6A @8B D C 9@;E;=D ;7H D @F :9H D 6?6D ’I I I )E @F :9?@A @;EA J A 968AK L M K N O ,K L P Q R S ,T L 42P Q S %U V N S W ,X Y 42Z [N S %\R S W’]^V __‘_a b ‘N ^c d _S O ^b S W O S N N d O S WR S e f g c _N ‘N ^c d _S O ^1N ^V S _‘_W h ,2R S i O S WM S O j N d U O c h_a ]^O N S ^N R S e 1N ^V S _‘_W h ,2R S i O S W $"##-+,X V O S R)k l A 9>C G 9!L S_d e N d c _g d _g N d ‘h N j R ‘Q R c N c V N g N d a _d m R S ^N R S eN a a O ^R ^h_a S O W V c j O U O _S U h U c N m U R S e U R j N c V N c N U c d N U _Q d ^N ,RS N n mN c V _e ,O Sn V O ^VR U _a c n R d N_a o X pp %X d N R c _d %o N W RO U 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_S引言在评估微光夜视系统时,通常根据经典的阈值探测理论,分析微光夜视系统各参数对视距的影响,再利用设计者的经验对结果进行修正/这是一种比较有效的方法,但是它存在比较抽象的缺点,而且需要进行大量野外实地试验验证,既费钱又费时,而且不能经历各种可能的应用场合/据此,我们提出了采用三维视景仿真软件作为夜视系统性能评估工具的新方法,利用计算机软硬件系统,开发了微光夜视仪视距评估和视景仿真软件,能够模拟各种天空背景辐射.气候.光照等条件,为夜间目标探测提供指定条件下的仿真场景,从而可以直观和收稿日期!$##(%#*%$$0修回日期!$##(%#v %#*获奖项目!国家兵器工业集团科技进步三等奖作者简介!刘磊’"-v &w),女,博士,安徽阜阳人,南京理工大学电子工程与光电技术学院讲师,主要从事微光和红外材料.器件及系统研究/b %m R O ‘!‘O Q ""33^S xU O S R r ^_mr ^S第$v 卷第(期$##(年""月应用光学y _Q d S R ‘_a 4g g ‘O N e f g c O ^Uo _‘r $v ,2_r (2_j r ,$##(逼真地仿真其性能!同时还可以通过该软件分析"验证和修正微光夜视系统视距理论!调整系统参数!为整个微光夜视系统的设计提供依据#$视距评估软件视距评估软件建立在修正后的视距理论公式的基础上%$&’()*+,-./$01$-23-3456*+789:;<=>?@6A 76B *C D E F G H -I -I 4J 97$’K L ,=>*+M EN O式中)8为物镜的直径6::7P I -为物镜的透过率PH -为夜天空照度6Q R 7PJ 9为像增强器的噪声功率因子P 3-为初始对比度P 34为大气对比衰减系数P 56*+7为全系统对应空间频率为*+时的ST U 值P B *为光电阴极的积分灵敏度6V W X Q :7P 9:;<为阈值信噪比P E 为系统积累时间P G Y 为景物的平均反射率P I 4为大气透过率P F 为目标长宽比P C D 是标准光源转换到对景物反射辐射的光谱转换系数P @6A 7为亮度增益修正系数P =>为物镜焦距6::7P M E 为目标尺寸大小6:7P N O 为发现"识别或看清目标所需空间频率P*+为系统分辨率PK 为视距#我们选用Z ;[\]Q ^__0.-为编程语言!结合三维视景仿真开发工具^‘a ]b c ‘和Z a d ]来设计软件!整个软件系统具有友好的人机交互界面!对系统的各种操作和设置采用菜单式控制#基本界面如图$所示#微光夜视系统视距评估软件主要包括2大功能模块)视距估算功能模块"系统设计分析模块和视景仿真功能模块#图$视距估算及视景仿真软件基本框架e f g.$h i j f k l j m n o p j q n r j m n q m s o k p j t f s u v o l f q k t q n l w o m j q n x x xk f g i l y f t f q kt z t l j s$.$视距估算功能模块在视距估算功能模块中!选择{典型视距估算|菜单!包括{参设置|!{参曲线|和{估算结果|2个下拉菜单!可以对满月光和晴朗星光’种环境!人和车辆’种目标!绿色草木和粗糙混凝土’种背景下的微光夜视仪的视距进行估算!如图’所示#图’典型视距估算{参数设置|对话框e f g .’h i j {r o m o s j l j m t t j l l f k g |}f o v q gq nl z r f p o v y f j w f k g ~}f t l o k p j j y o v u o l f q k选择{实际视距估算|菜单!点击{参数设置|!将出现如图2所示对话框!根据实际情况将各个参数输入计算机!然后选择{参数计算|菜单!完成包括景物的反射系数"初始对比度"光电阴极与景物的光谱匹配系数等光谱量参数的计算#选择{曲线显示|菜单可以显示出相应光谱量参数的曲线!如图!所示#最后点击{视距结果|菜单就得到最终的视距估算结果报告!根据需要保存估算结果#图2实际视距估算{参数设置|对话框e f g .2h i j {r o m o s j l j m t t j l l f k g |}f o v q gq no p l u o v y f j w f k g ~}f t l o k p j j y o v u o l f q k图!光谱量参数的曲线显示e f g .!h i j p u m y j q n t r j p l m o v r o m o s j l j m t$.’系统设计分析模块选择{系统设计分析|菜单!包括{曲线显示|和{设计分析|’个部分!可以显示视距与系统参的关系曲线!例如视距和物镜"视距和像管的信噪比"增益以及ST U 等参曲线!如图"所示#通过对曲线的分析和比较!可以对参做出调整!得到相应#/!"#应用光学’--0!’/607刘磊!等)用于微光夜视系统性能评估的新方法的视距结果!这实际上是一个反馈过程!可以直观快捷地解决系统设计中的参数优化问题!指导系统的设计"图#分析设计中视距与系统参数关系曲线$%&’#()*+,-./0/-,+,0*123%,4%5&67%*+/58, 9’:模拟仿真功能模块模拟仿真功能模块最终嵌入到系统软件中!它主要由;仪器设置<=;场景设置<=;模拟仿真<和;录像回放<>个部分组成!如图?所示"图?模拟仿真功能模块$%&’?@A,*%-B C/+%D5-D7B C,9’:’9工作流程首先进行光电阴极的选择!点击;仪器设置<可以调出典型的像增强器光电阴极的其他参数E:F>G"接着选择;场景设置<!包括目标和地形=路线和速度=天气以及录像设置"在仿真程序运行之前!需要对这几项参数进行设置!同时程序会对参数的有效性进行检查!当发现错误后会提示出错信息";目标和地形设置<主要针对仿真场景的目标和地形进行设置H如图I所示J"根据设计!共有直升机H K种J=坦克=轻型装甲车H K种J=军用运输车H K种J=固定目标H:种J等9L种目标设置M地形则共有城市=小城镇=平原=沙漠=丘陵=山地海边=河边和海边等N块地形"这些目标和地形已经用三维建模工具OP Q R S T U VW X U Y R Z X进行建模!并且用三维仿真软件[U T Y中;\U]R P X U OY R U X S Y Q OY^^U X<工具对模型中所用的各种纹理特性进行了详细设置!存放在后缀为Y_‘的文件中"这一文件对整个图形环境=虚拟环境和库组件等都有一个完整的定义!而这些定义会在视景仿真程序里面使用!构成程序运行时的初始设置"为了简化程序代码!部分地形和目标已经静态加载在’Y_‘文件中!也可以在程序中动态地调入不同目标文件!使得仿真程序的设定更加灵活"图I目标和地形设置界面$%&’I@A,%5+,0a/8,D a+/0&,+/57+,00/%5*,++%5&;速度设置<是设置目标的速度!如图N所示"根据技战术指标的要求!直升机的运动速度为L b I K Lc d e f!地面运动目标的速度为L bN Lc d e f"速图N路线和速度设置界面$%&’N@A,%5+,0a/8,D a./+A/573,C D8%+)*,++%5&度由程序动态控制";路线设置<分为固定路线和随机路线"固定路线在对我军直升机和装甲部队进行充分调研的基础上确定!可以将目标经典的路线科目设置在其中"设置为随机路线时!操作者事先不知道目标行进路线!但路线也必须符合实际情况"战术队形分为;并行前行<=;纵队前行<和;战术列队<等:种队形"目标数量默认值是:!一般进行视距测定时!把目标量调整为9";天气设置<设置试验的时间和天气!如图g所示"时间在L bK>小时之间可调!气候有雾=雨和雪等";天气设置<中所有的设置都采用动态加载的式";时间设置<从L点到K>点!默认状态下为上午hN>#h应用光学K L L?!K I H?J刘磊!等i用于微光夜视系统性能评估的新方法!点"设置不同的时间在程序中表现为整个场景的亮度强弱#雾的设置主要影响到场景中的能见度"默认值为$%%%%&"即在$%%%%&以后就因为雾的浓度问题将无法看见"而在%’$%%%%&的范围内"可以在程序中设定雾的分布情况"一般设定为线性"即雾浓度与距离成反比#图!天气设置界面()*+!,-.)/0.1234.526.30-.17.00)/*8录像设置9可以完成对仿真过程的录像文件路径设置"如图:%所示#图:%录像设置界面()*+:%,-.)/0.1234.521.451;.17.00)/*至此完成参数设置"这些参数将全部存入文档类中供仿真线程使用"然后点击8模拟仿真9菜单"就开始按照设定值进行初始化"启动仿真程序"开始仿真#初始化时"调用<=>?中的@A B ?C DE D &A BFG =CH IJ A A K 工具"根据所设定的日期L 时间L 所在经纬度和大气云层对大气辐射特性进行自动计算M 用<=>?中的8N =O B A C P Q Q =I D 9模块对夜视系统的增益L 噪声和荧光屏显示色等参数进行模拟"可以根据所用像管特性建立不同噪声模型M 用<=>?中的8N =O B A C 9模块"对光电阴极的光谱特性等参数进行设置"包括积分灵敏度L 光谱响应曲线等M 用8R G ?O O =K 9模块对夜视仪的视场进行模拟M 用8P O S H C A O &=O D B 9模块对时间和气候进行仿真"以完成整个仿真场景的搭建T U V W X #在仿真过程中"屏幕上首先出现所选地形的整个场景"已经附加上了夜天天气L 时间以及背景等环境效果#随着程序的运行"所选目标出现"即按照一定的运动速度和运动路线进入微光夜视仪的视场内"观察者可以通过键盘或者鼠标的调整来模拟微光夜视仪的观察角度"使观察物镜对准目标"开始进行观察#仿真软件根据设定好的大气L 目标L 背景以及微光夜视仪的参数"利用辐射强度公式计算出最终进入到微光夜视仪接收光敏面上的辐射强度"以便调整图像灰度等级"模拟出目标从被发现"逐渐清晰"识别直至看清的观察效果#从屏幕上看到的图像"就是试验者从微光夜视仪目镜或者微光电视上看到的观察结果#在观察图像的同时"屏幕右上角显示目标到观察者的距离"这个距离通过测距模块来确定"与真实工作状态下一致"对应实际试验过程中试验员判断最终能够发现L 识别或者看清时用激光测距机测出的距离"最终作为微光夜视仪各个探测概率上的视距#对于静态目标"通常先设定目标离观察者的一个距离"然后将微光夜视仪相对于目标慢慢拉远"加大距离"直到看不清楚为止"即是探测器的最大探测距离M 或者调整夜视仪的参数"如果观察者看到屏幕像已经无法分辨"则利用此时的屏幕图像分辨率"通过参数转换关系"得出微光夜视仪的系统分辨率"然后转换为距离"也就是微光夜视仪的视距#$三代微光夜视观瞄系统视距评估及试验以三代微光夜视观瞄系统为研究对象"我们对其在不同夜间环境下的视距进行了评估和野外试验测试#参加试验的三代微光器件主要参数见表:#试验静态目标为直径为$+U &的气球"动态目标为歼八飞机#试验分为$项进行#首先进行动态目标观察试验"利用飞机或巡航导弹空中离远飞行或临近飞行"测试被试品在夜间对这些空中目标的发现和识别距离"照度如表$所示"视距结果如表Y 所示#表:参试仪器典型参数,3Z [.:,\])43[]313^.0.17520-.)/701_^./0仪器名称视场‘a b c 重量‘d >灵敏度‘a e E ‘f &c 分辨力‘a K F ‘&&c 信噪比焦距‘&&直径‘&&透过率微光电视E Y +$:%+U g h %Y W Y $%:W %微光电视iY +g U$Yg %%U h$Y +hY %%:h %%+h j!k U j 应用光学$%%W "$g a W c刘磊"等l 用于微光夜视系统性能评估的新方法表!动态试验照度"#$%&!"’&(%%)*(+#+,&-./’&01+#*(,&23&4(*&+/时间航次照度温度湿度!567!7架7航89!:75;8<=!7>?@A 7架!航79B:75;8<=!7>?@A7架8航798B:75;8<=!7>?B A7架C航79!D:75;8<=!7>?B A!!65D!架7航7977:75;8<=!5>@5A !架!航795B:75;8<=!5>@5A!架8航795@:75;8<=!5>@5A表8动态试验记录表"#$%&8"’&4&,-40&00#/#-./’&01+#*(,&23&4(*&+/仪器微光电视E目标飞机速度@!5F GH I J地速K 高度7B55G航路捷径7555G照度79!D:75;8<=能见度75F G气温!7>湿度?B A观察距离观察结果7D555G开灯尾追发现其次L利用气球等物体模拟静态目标L测试被试品在夜间对空中目标的发现和识别距离L分别在夜间和有照明炬的情况下进行L照度条件见表C M战士拉着绳子慢慢放气球升空L试验结束后L测量绳长为7D C GL约为7?5G M绳子与地面约成C D N L则气球高度约为778G M表D给出了试验结果M表C静态试验照度"#$%&C"’&(%%)*(+#+,&-./’&O/#/(,&23&4(*&+/时间照度湿度温度!7655C9D:75;8<=C5A7P9D>!76C5J试验开始KJ@9@F G处K对气球Q!9B:75;8<=C D A7?9D>!!68@J B9CF G处K 对气球Q!9!:75;8<=对空Q89@:75;8<=C@A7?9D>第二个照明炬对气球Q!98:75;8<=C@A7D9D>第二个照明炬对气球Q!98:75;8<=无照明炬Q!97:75;8<=C@A7D9D>我们利用视距估算软件对仪器观察静态和动态目标的视距进行估算L以与实测值进行比较R@S B T M 在晴朗星光下L天空照度为5955!8<=L大气透过表D静态试验记录表"#$%&D"’&4&,-40&00#/#-./’&O/#/(,&23&4(*&+/仪器微光电视E目标直径!9D G气球风速8UD级湿度C D AUC@A风向偏北照度!9!:75;8<=能见度V75F G气温7?9D>U7D9D>高度78BG距离观察结果P55G光照气球没有光照气球可见可见@@55G光照气球没有光照气球可见隐约可见BC55G光照气球没有光照气球隐约可见不可见P?55G第二次打照明炬第三次打照明炬无照明炬可见不可见均不可见率定为59P W景物选择为透空背景和目标为!9DG 的气球W微光电视E和X的参数已定W人眼阈值信噪比在7U!的范围内J已令人满意K L从严考虑取为!W人眼积累时间定为59!Y W目标短边尺寸为!9D G J即气球的直径K W目标长宽比为C M观察水平确定为概率为5A U755A的识别水平L估算结果如表?所示M表视距估算结果"#$%&"’&4&O)%/O-.Z(&[(+\]0(O/#+,&&Z#%)#/(-+估算结果H G微光电视E微光电视X !9!:75;8<=L!9DG气球@P@P@@C898:75;8<=L歼八飞机7!B@P7!5@C以微光电视E为例L其理论视距静态试验为@P@P G L实测值BC55G左右J隐约可见K W动态试验为7!B@P G L实测值7D555G左右J开灯尾追飞机发现K M通过视距实测值与理论值的比较L发现两者有一定的误差L但由于野外环境复杂L误差在合理范围内L达到了三代微光器件预期指标M再应用所编制的软件对其进行微光成像视景仿真M图77和图7!分别为对空中目标和地面目标观察的仿真效果M为了更方便地追踪目标L定义键盘^键将目标锁定在屏幕中央L定义_键暂停目标的运动L同时屏幕右上角显示的为目标到观察者的距离M在仿真过程中主要参调节为7;时间W!;增益W8;视场W C;噪声W D;光谱响应M这里把噪声因子取595D L传递因子取59D L大气库选用晴朗星光L‘5DD‘应用光学!55?L!@J?K刘磊L等Q用于微光夜视系统性能评估的新方法背景照度为!"#$%&’()*+,-./显示器可视区域宽度0!"))/分辨率!"*12$345为了达到实时仿真的目的/采取多种图形处理技术/在保证场景逼真度的同时/确保了仿真场景运行时能达到每秒0"帧以上/实现了帧与帧之间的平滑切换5图!!空中目标仿真效果6789!!:;<=7>?@A B7C D=E<D<C F B;<G@A D<图!*地面目标仿真效果6789!*:;<=7>?@A B7C D=E<D<C F B;<8H C?D I B A H8<B通过与微光夜视仪试验观察效果的对比/发现本系统的仿真场景与夜视仪实际观察场景非常相似5在对某些参数进行微调以后/可以达到更加接近的效果50结论本文通过评估软件/对视距进行了估算/并仿真出了在各种参数条件下的三代微光夜视仪的成像效果/使设计者可以全面直观地对微光夜视仪的性能进行评估5经过多次应用/本评估软件性能稳定/方便实用/估算和仿真效果达到了预期的目标/因此对野外试验有一定的帮助/也为微光夜视系统设计提供了参考依据5参考文献JK!L刘磊/常本康9微光成像系统视距理论公式的修正K M L9光学学报/*""0/*0’3.J$3!N$3O9P Q R P S T/U V W X Y Z S[N\][^9_‘S-S a T,S bc d-)e f]c d-a T,e]f-][^Sd cf d g f T^‘hf S a S f T)]^T[^,i,h S)K M L9W(h]j k h T(]l T[T(]/*""0/*0’3.J$3!N$3O9’T[U‘T[S,S.K*L P Q R P S T/U V W X Y Z S[N\][^9X S g]k k]-S[hb T,Nh][(S N b S h S(h T[^S m e]h T d[c d-f d g N f T^‘h N f S a S f T)]^T[^,i,h S)K M L9j k h T(]f n[^T[S S-T[^/*""1/10’*.J1!O N1!o9K0L周斌/刘秉琦/满波9微光像增强器图像传递信噪比的测试研究K M L9应用光学/*""1/*O’O.J3"N3!9p V j R Z T[/P Q R Z T[^N m T/qW X Z d9r S,S]-(‘d[h S,h T[^T)]^Sh-][,c S-,T^[]f N h d N[d T,S-]h T dd c T)]^ST[h S[,T c T S-K M L9M d e-[]f d c W k k f T S bj k h T(,/*""1/*O’O.J3"N3!9’T[U‘T[S,S.K1L徐江涛/张兴社9微光像增强器的最新发展动向K M L9应用光学/*""O/*3’*.J*!N*09s R M T][^N h]d/p V W X Y s T[^N,‘S9_‘S f]h S,hb S a S f d k)S[h dc fd g N f T^‘h N f S a S f T)]^S T[h S[,T c T S-K M L9M d e-[]f d c W k k f T S bj k h T(,/*""O/*3’*.J*!N*09’T[U‘T[S,S.K O L钱芸生/刘磊/李元/等9基于t S^]的微光夜视系统性能仿真技术研究K M L9红外技术/*""1/*3’1.J3!N319u Q W X v e[N,‘S[^/P Q R P S T/P Q v e][/S h]f9w S-c d-)][(S,T)e f]h T d[d c P P P[T^‘h a T,T d[,i,h S)x],S bd[t S^]K M L9Q[c-]-S b_S(‘[d f d^i/*""1/*3’1.J3!N319’T[U‘T[S,S.K3L肖志峰9模拟训练器t S^]视景仿真系统开发K y L9南京J南京理工大学/*""09s Q W j p‘T N c S[^9_‘S b S a S f d kd c]a T-h e]f,T)e f]h T d[,i,h S)c d-)T f T h]-ih-]T[T[^K y L9X][z T[^JX][z T[^R[T a S-,T h i d cl(T S[(S][b_S(‘[d f d^i/*""09’T[U‘T[S,S.K$L刘磊/常本康9微光夜间驾驶仪探测距离研究K M L9兵工学报/*""0/*1’0.J01*N0139P Q R P S T/U V W X Y Z S[N\][^9_‘Sa T,e]f-][^Sd c P P P[T^‘h a T,T d[^d^^f Sc d-b-T a S K M L9W(h]W-)]N )S[h]-T T/*""0/*1’0.J01*N0139’T[U‘T[S,S.K4L刘磊9激光助视&微光夜视系统视距评估及其应用K y L9南京J南京理工大学/*""O9P Q R P S T9t T,e]f-][^S S a]f e]h T d[d cP P P[T^‘ha T,T d[,i,h S)g T h‘f],S-T f f e)T[]h d-K y L9X][z T[^JX][z T[^R[T a S-,T h i d c l(T S[(S][b_S(‘[d f d^i/*""O9’T[U‘T[S,S.+!OO+应用光学*""3/*$’3.刘磊/等J用于微光夜视系统性能评估的新方法。

先进夜视成像技术发展探讨夜视成像技术是在低照度条件下，将不可见辐射加以转换或将微弱的夜天光进行增强，以实现人眼夜间隐蔽观察的一种成像技术，在夜间侦查瞄准、辅助驾驶、导航制导等现代军事应用中发挥着重要作用。

为了确保“单向透明”，充分发挥“拥有黑夜”的技术优势，世界军事强国都投入大量人力、物力开展先进夜视成像技术研究，使夜视装备性能得以迅速发展。

夜视装备战术性能的提升主要依赖于核心夜视器件和信号处理技术的进步和发展，探测灵敏度（光通量）和空间分辨率（像元大小）是夜视装备的核心指标，且又相互制约。

高灵敏度和高分辨率夜视成像一直是夜视技术发展所面临的重要挑战。

未来先进夜视技术的发展趋势应该是基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像二者的相辅相成，即“光强直接成像”+“信号反演成像”。

据麦姆斯咨询报道，近期，南京理工大学电子工程与光电技术学院陈钱教授在《红外与激光工程》期刊上发表了以“先进夜视成像技术发展探讨”为主题的综述文章。

陈钱教授主要从事光电成像与信息处理等方面的研究工作。

先进夜视成像装备的发展历程这项研究概要地介绍了夜视成像技术当前的进展与所面临的挑战，并对未来先进夜视成像技术的发展趋势——基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像分别进行了探讨与展望。

传统夜视成像技术基于光强直接探测机理、探测器像素和目标场景之间通过建立一一对应关系来获取图像。

探测器是传统夜视成像技术的核心。

微光夜视技术利用光电效应将微弱光转换成光电子进行放大增强，实现夜间低照度条件下目标反射强度的探测，其核心器件是图像增强器。

提升夜视探测灵敏度的核心技术是光电子倍增技术，通过提高电荷倍增增益抑制输出噪声，从而提高信噪比。

图像增强器主要分真空像增强器和固态像增强器，前者主要基于外光电效应，即金属阴极表面在能力超过“红限”的辐照作用下，吸收光子并激发出自由光电子的效应。

后者主要基于内光电效应，即光照射到半导体表面时，内部电子吸收光子能量激发载流子，从而使其导电性能改变的效应。

夜视镜的原理
夜视镜是一种能够在夜间或低光环境下增强人眼观察能力的光学仪器。

它利用
了光电子技术，通过收集、放大和显示微弱光线来提高人眼在暗处的视觉效果。

夜视镜的原理主要包括光线收集、光电转换和图像增强三个方面。

首先，夜视镜通过光学透镜和光电器件来收集微弱的光线。

光学透镜能够将散
射的光线聚焦到光电器件上，增加了光线的强度。

而光电器件则能够将光线转换为电子信号，为后续的图像处理提供了基础。

其次，光电转换是夜视镜实现夜间观察的关键。

光电器件将收集到的光线转换
为电子信号，然后通过放大器放大这些信号，使其能够被人眼或显示屏所识别。

常见的光电器件包括光电二极管（photomultiplier tube，PMT）和光电倍增管（photomultiplier tube，PMT），它们能够将微弱的光信号转换为电子信号，并通
过放大器放大后输出。

最后，图像增强是夜视镜实现夜间观察的关键技术。

通过图像增强技术，夜视
镜能够对收集到的信号进行处理，增强图像的对比度和清晰度，使得人眼或显示屏能够更清晰地观察到目标物体。

图像增强主要包括增益控制、灵敏度调节和图像处理等技术，能够有效提高夜视镜的观察效果。

总之，夜视镜的原理是利用光学透镜收集微弱的光线，然后通过光电转换将光
线转换为电子信号，再通过图像增强技术增强图像的对比度和清晰度，最终实现夜间观察的效果。

这种原理的夜视镜在军事、安防、夜间观测等领域有着广泛的应用，为人们的夜间生活和工作提供了便利。

2023年微光夜视仪行业市场前景分析随着人们生活水平的提高，夜间活动越来越多，夜视仪也逐渐得到了普及。

其中，微光夜视仪因其高性价比、易于携带等特点，受到了越来越多的消费者欢迎。

本文将就微光夜视仪行业市场前景进行分析。

一、市场发展现状近年来，微光夜视仪市场的需求量逐渐增加。

这得益于国家安防需求的不断增加，以及广大民众对夜间活动和户外生活的追求。

微光夜视仪在夜间监控、夜间游览、夜间钓鱼等领域有着广泛的应用。

根据行业研究机构的数据，2017年中国夜视仪市场规模为70.4亿元，其中微光夜视仪约占市场份额的50%以上。

并且预计未来几年，市场规模将会持续增加。

整个行业的市场规模和需求量都具有空间。

二、市场主要竞争方向1. 技术革新技术是微光夜视仪企业最核心的竞争力。

未来，夜视仪企业必须跟进新技术的研发，不断推陈出新。

目前，微光夜视仪市场的主要竞争方向是研发更高端、更智能的产品。

2. 品牌建设随着市场的发展，消费者对品牌的认知度和重视程度越来越高。

微光夜视仪企业在品牌方面的建设，可以带来品牌溢价经济效应，从而获得更多市场份额。

3. 渠道拓展夜视仪企业需要积极开拓销售渠道，建立起自身的渠道系统。

例如，通过与各大电商平台合作，将产品推向更广泛的消费者群体。

三、市场趋势分析1. 产业升级微光夜视仪市场将会随着技术的不断进步而升级，企业需要具备强大的技术支持来应对市场变化。

另外，产业链也需要升级，企业需要加强和上下游企业的协作，实现资源整合，提升整个产业的经济效益。

2. 多元化产品线夜视仪企业将会在产品上面呈现出多元化发展的趋势，例如雷达、红外线等技术，以满足不同领域的需求。

同时，深度融合传统产品和移动产品，加快推动产业升级。

3. 消费升级随着经济发展与消费者的消费升级，夜视仪消费市场也将不断扩大。

消费者对产品的质量和技术性能要求越来越高。

企业需要瞄准消费升级趋势，不断推出更具品牌溢价的产品。

四、总结夜视仪市场前景依然广阔，微光夜视仪在整个市场中份额颇高，企业需要紧跟市场发展趋势，持续产生新技术、新产品、新服务，加强与渠道商的合作，走品牌化道路，提高产品附加值，获得更多商业利益。

入门级了解夜视仪的基本知识夜视仪作为一个专业的光电设备，在购买前，很多人都是一头雾水。

下面中国专业的光学仪器集成商武汉欧卡为大家详细讲解夜视仪的一些相关入门知识，相信会对大家选购夜视仪带来有一定的帮助。

【什么是夜视仪】夜视镜（专业名称为夜视仪）是透过光学科技强化黑暗中光源的科技装置，通常用于军事用途。

目前在民用安防上也有广泛的用途。

【夜视仪的分类及运用】夜视设备可以简单分为：微光夜视仪、近红外夜视仪、热成像仪、数码夜视仪。

一般来讲，夜视仪的用途包括：军用、执法、狩猎、野外观察、监视、安全、导航、隐蔽目标观测、娱乐等。

【夜视仪的原理及特点】微光夜视仪原理:通过对微光敏感的材料直接接收物体反射的夜天光并显示出来的装置。

微光夜视仪主要由光学系统（物镜和目镜）、像增强管和高压供电装置组成。

景物反射的夜天光通过物镜进入像增强管，在像增强管内经过光电转换，得到增强，然后呈现在管内的荧光屏上，通过目镜就可观察到被增强的夜间景物图像。

微光夜视仪的主要用途有：可以供指挥、侦察人员和哨兵、巡逻兵进行夜间观察、监视和巡逻；供各种步兵武器进行夜间瞄准；供坦克装甲车等进行夜间活动；供直升机飞行员进行夜间飞行和着陆。

如，Onick欧尼卡猫头鹰夜视仪NVG-S迷你型头盔夜视仪、NVG-B 双筒微光夜视仪、NVG-H双目单筒微光夜视仪、NVG-55单筒夜视仪。

主动式红外夜视仪原理：通过红外辐射源照（红外探照灯）照射被测物体后，经物体反射的红外辐射通过光学物镜聚焦成像于红外变像管的光电阴极上，经外光电效应产生的电子经电子光学系统加速打在荧光屏上形成图像，实现红外光转换为可见光，再通过目镜放大后直接观测。

特点：不受照度的限制，全黑情况下可以进行观察，且效果很好，价格便宜。

但是观察距离近，在观察时很容易被对方发现，从而暴露自己，现军事上已很少采用。

如今主要用于民用，造价相对要便宜些。

如，Onick欧尼卡NK-35民用系列微光夜视仪。