北方廣微與西工大聯(lián)合推出非制冷紅外偏振焦平面探測(cè)器，有何特點(diǎn)

1、探測(cè)器簡(jiǎn)介

北方廣微科技有限公司聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)趙永強(qiáng)教授研究團(tuán)隊(duì)推出一款具有偏振探測(cè)性能的非制冷紅外焦平面探測(cè)器，適用于長(zhǎng)波紅外偏振成像，能夠在紅外熱成像基礎(chǔ)上獲得熱輻射的偏振信息。

光是一種橫波，在與光的傳播方向垂直的二維空間中光矢量可能有各種振動(dòng)狀態(tài)，稱之為光的偏振態(tài)。按照光矢量端點(diǎn)軌跡的不同，光的偏振態(tài)可分為五種，即自然光、部分偏振光、線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。

光的五種偏振態(tài)

圖中紅色箭頭表示光矢量，黑色箭頭表示光矢量末端運(yùn)動(dòng)方向

紅外偏振探測(cè)是在紅外強(qiáng)度探測(cè)基礎(chǔ)上，通過(guò)獲得每一點(diǎn)的偏振信息而增加信息維度的一種技術(shù)，不僅能獲得目標(biāo)二維空間的紅外強(qiáng)度信息，而且能獲得圖像上每一點(diǎn)偏振信息。利用增加的偏振維度，可增強(qiáng)偽裝、暗弱等目標(biāo)與背景的差異，提高目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別能力。

當(dāng)前常見(jiàn)的紅外偏振探測(cè)方法包括分時(shí)法、分振幅法、分孔徑法和焦平面陣列法。前三種方法涉及復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，體積大、成本高，而且需要外置偏振片，外置偏振片與紅外探測(cè)器之間存在相當(dāng)?shù)木嚯x，經(jīng)過(guò)偏振片的光線在紅外探測(cè)器焦平面的不同像元上會(huì)形成串?dāng)_。本探測(cè)器采用內(nèi)置集成焦平面陣列法，將微偏振陣列直接集成到像元上，只需一個(gè)探測(cè)器即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)偏振信息獲取，且無(wú)像元間串?dāng)_問(wèn)題，相比分時(shí)法、分振幅法、分孔徑法具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1.1 技術(shù)參數(shù)

該探測(cè)器和相應(yīng)機(jī)芯組件的主要技術(shù)參數(shù)如下表：

1.2 特征介紹

本探測(cè)器采用直接在像元上生長(zhǎng)金屬光柵的方式實(shí)現(xiàn)微偏振陣列與焦平面的集成。目前，本次研制的偏振探測(cè)器有兩種超像元規(guī)格，每個(gè)超像元由4個(gè)像元組成，這四個(gè)像元彼此不等價(jià)，每個(gè)像元代表一種透偏特性。

超像元中的灰色箭頭表示透偏方向。其中A類(lèi)超像元中的數(shù)字1、2、3、4分別代表90°、45°、0°、135°透偏方向，B類(lèi)超像元中的數(shù)字1、2、3分別代表90°、45°、0°透偏方向，4表示無(wú)偏振結(jié)構(gòu)的空白像元。兩種超像元對(duì)應(yīng)的焦平面陣列示意圖如下：

2、偏振圖像與視頻展示

紅外偏振探測(cè)已在多個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，限于實(shí)驗(yàn)條件，研究團(tuán)隊(duì)僅對(duì)若干生活場(chǎng)景進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和處理，取得了良好的效果，下面展示幾組偏振圖像。

（1）良好的可視化效果：偏振度高的區(qū)域用彩色顯示，更符合人眼的視覺(jué)習(xí)慣。

（2）識(shí)別隱藏目標(biāo)：隱藏在樹(shù)下和墻邊的車(chē)輛在偏振圖像中被凸顯出來(lái)。

（3）識(shí)別表面輪廓：強(qiáng)度圖像中不可分辨的輪廓在偏振圖像中清晰可辨。圖中左側(cè)為紅外強(qiáng)度圖像，中間和右側(cè)為采用兩種融合方案的偏振圖像。

（4）識(shí)別路面：柏油路面具有很高的偏振度，在偏振圖像中與周?chē)h(huán)境具有明顯的對(duì)比度，偏振探測(cè)器有望應(yīng)用于輔助駕駛。

（5）抗干擾：偏振探測(cè)能夠識(shí)別強(qiáng)度圖像中無(wú)法辨別的偽裝目標(biāo)并將之消除。下圖中真實(shí)目標(biāo)通過(guò)偏振處理用彩色突出顯示。