圖2 靜默發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控系統(tǒng)及其裝備平臺(tái)

此外，美國(guó)軍方在1998年組織的多光譜傳感器的測(cè)試試驗(yàn)用一個(gè)中波紅外熱像儀和一個(gè)長(zhǎng)波紅外熱像儀采集了兩個(gè)波段的圖像信息，加拿大ABB公司在2011年報(bào)道了他們和美國(guó)海軍合作開發(fā)的傅里葉變換光譜輻射探測(cè)設(shè)備。

基于雙探測(cè)器的中長(zhǎng)波雙波段紅外成像技術(shù)是一個(gè)過渡階段的技術(shù)，歐美主要國(guó)家都研制出了相應(yīng)的系統(tǒng)，并驗(yàn)證了雙波段圖像融合、基于雙波段圖像的搜索跟蹤等技術(shù)，進(jìn)一步探索并驗(yàn)證了雙波段成像技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)理論和技術(shù)。這使得相關(guān)國(guó)家在雙波段紅外成像方面積累了一定的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

1.2 雙線列雙波段成像技術(shù)

由于基于疊層材料的雙波段探測(cè)器無論是材料制備還是器件制造的難度都遠(yuǎn)超過單波段探測(cè)器，而基于線列探測(cè)器成熟的制造技術(shù)，在同一個(gè)焦面上并列放置兩個(gè)波段的探測(cè)線列，以獲得可以探測(cè)雙波段輻射的線列探測(cè)器不失為一種降低成本和難度的方案。

在目前的公開文獻(xiàn)中，只有美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室報(bào)道了雙線列雙波段成像系統(tǒng)的研究成果。該系統(tǒng)所采用的雙波段線列探測(cè)器的構(gòu)成示意圖如圖3(a)所示，將中波和長(zhǎng)波兩種探測(cè)器線列封裝在一起，配合共光路雙波段光學(xué)系統(tǒng)和掃描機(jī)構(gòu)，可以獲得30° × 1.5°的視場(chǎng)。通過信息融合的方式，可以有效提高探測(cè)率并降低虛警率，圖3(b)所示為該系統(tǒng)采集的雙波段圖像。

圖3 雙線列雙波段成像系統(tǒng)

1.3 單探測(cè)器雙波段成像技術(shù)

隨著雙波段材料制備和器件制造技術(shù)的進(jìn)步，歐美主要國(guó)家都研制出了雙波段探測(cè)器。由于量子阱材料波長(zhǎng)控制靈活、制備相對(duì)容易，所以各個(gè)國(guó)家最早研發(fā)出來的都是基于量子阱材料的雙波段探測(cè)器。由于量子阱材料存在量子效率低、暗電流大等缺點(diǎn)，各國(guó)隨后都把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到基于碲鎘汞材料的雙波段探測(cè)器的研發(fā)并取得了快速進(jìn)展，表2所示是美國(guó)RVS、德國(guó)AIM、法國(guó)Sofradir、英國(guó)SELEX等公司的碲鎘汞雙波段探測(cè)器，目前碲鎘汞已經(jīng)成為雙波段探測(cè)器的主流材料。此外，隨著二類超晶格材料制備技術(shù)的進(jìn)步，其優(yōu)點(diǎn)逐步顯現(xiàn)，也成為了雙波段探測(cè)器材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。根據(jù)最新的報(bào)道美國(guó)已經(jīng)研制出面陣規(guī)格1280 × 720、像元大小12  μm的二類超晶格中長(zhǎng)波探測(cè)器，其性能已經(jīng)大致達(dá)到了碲鎘汞探測(cè)器的水平。

隨著探測(cè)器技術(shù)的進(jìn)步，各個(gè)國(guó)家都基于單探測(cè)器開發(fā)了雙波段紅外成像系統(tǒng)，表3所示是公開報(bào)道的國(guó)外典型單探測(cè)器中長(zhǎng)波雙波段紅外成像系統(tǒng)。可以看到大多數(shù)報(bào)道都是美國(guó)和德國(guó)，這也反映出他們?cè)摷夹g(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和洛克希德馬丁公司早在2001年就報(bào)道了他們單探測(cè)器雙波段成像驗(yàn)證樣機(jī)的研究成果。該樣機(jī)采用洛克希德馬丁公司研制的中長(zhǎng)波量子阱探測(cè)器，配合一個(gè)100 mm焦距的雙波段光學(xué)系統(tǒng)，并采用在雙探測(cè)器雙波段成像技術(shù)中驗(yàn)證過的彩色融合算法。美國(guó)陸軍和洛馬公司組織了大量圖像采集試驗(yàn)，對(duì)坦克、卡車、直升機(jī)等陸軍主要軍用目標(biāo)進(jìn)行了雙波段圖像采集。如圖4所示，從左到右依次為中波、長(zhǎng)波和融合圖像。

美國(guó)陸軍夜視和電子傳感委員會(huì)、RVS（雷神視覺系統(tǒng)）公司和OASYS公司等在2008年報(bào)道了他們第三代熱像儀驗(yàn)證樣機(jī)的成果。樣機(jī)采用RVS公司研制的640 × 512碲鎘汞中長(zhǎng)波雙波段探測(cè)器，該探測(cè)器采用了最新的可變冷屏光闌杜瓦，并結(jié)合OASYS公司研制的變F數(shù)雙波段光學(xué)系統(tǒng)?；谠擈?yàn)證樣機(jī)，美國(guó)軍方對(duì)中長(zhǎng)雙波段紅外成像的優(yōu)點(diǎn)、變F數(shù)光學(xué)結(jié)合雙波段的優(yōu)勢(shì)以及中長(zhǎng)波如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)等方面的問題進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。圖5所示是用該樣機(jī)采集的圖像，左側(cè)為中波，右側(cè)為長(zhǎng)波。

表2 國(guó)外各機(jī)構(gòu)中長(zhǎng)波雙波段探測(cè)器

表3 國(guó)外典型單探測(cè)器中長(zhǎng)波雙波段紅外成像系統(tǒng)

圖4 單探測(cè)器雙波段紅外成像設(shè)備采集的軍用目標(biāo)雙波段圖像