紅外成像系統(tǒng)最小可分辨溫差影響因素分析

（西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西 西安 710065）

引言

多波段共口徑長(zhǎng)焦距反射式紅外成像系統(tǒng)作為光電跟蹤、航空測(cè)控、廣域監(jiān)視等領(lǐng)域的關(guān)鍵任務(wù)載荷，廣泛應(yīng)用于態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)監(jiān)視、地理定位等軍事領(lǐng)域。最小可分辨溫差（minimum resolvable temperature difference，MRTD）是紅外成像系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，直接決定系統(tǒng)的作用距離、目標(biāo)細(xì)節(jié)分辨等關(guān)鍵特性。工程實(shí)踐中，對(duì)某在研的多波段長(zhǎng)焦距反射式光學(xué)凝視焦平面陣列成像系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)—最小可分辨溫差的測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空間頻率到達(dá)0.75fN（fN為被測(cè)系統(tǒng)奈奎斯特頻率）時(shí)，MRTD測(cè)試值會(huì)偏離理論預(yù)期。已有的2個(gè)MRTD 近似計(jì)算公式只列舉出對(duì)計(jì)算結(jié)果有影響的諸多因素，但并未指出影響MRTD測(cè)試值的關(guān)鍵因素。本文通過對(duì)近似計(jì)算公式的分析，解算出影響MRTD測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素，并從工程實(shí)踐中得到造成MRTD測(cè)試值偏離的關(guān)鍵因素是采樣相位傳遞函數(shù)，實(shí)際測(cè)試結(jié)果更符合相位外采樣。

1 最小可分辨溫差的定義和計(jì)算公式

1.1 定義

最小可分辨溫差是紅外專業(yè)領(lǐng)域用于評(píng)價(jià)紅外成像系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）圖像質(zhì)量的主觀測(cè)量參數(shù)之一，其他參數(shù)還包括目前很少使用的用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)探測(cè)性能的最小可探測(cè)溫差MDTD、奈奎斯特頻率、采樣相位和測(cè)試者主觀因素，當(dāng)前還未廣泛采用的三角指向鑒別TOD參數(shù)等[1-2]。MRTD反映了系統(tǒng)分辨目標(biāo)細(xì)節(jié)的能力，是對(duì)包括人眼特性在內(nèi)的系統(tǒng)空間分辨力和熱靈敏度的噪聲限閾值測(cè)量，定義為均勻背景與含4個(gè)條紋的條紋圖之間的溫差，每個(gè)條紋的寬高比為1∶7。……