圖5 美國第三代熱像儀樣機采集的雙波段圖像

此外，美國的FLIR、Voxtel、QmagiQ等公司以及一些大學(xué)和研究所也都在軍方的支持下開發(fā)了相關(guān)的系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)。德國IRCAM公司、AIM公司在2008年報道了他們的雙波段成像系統(tǒng)及先進的雙波段圖像處理技術(shù)，該系統(tǒng)采用了圖像細節(jié)動態(tài)增強、彩色融合以及拼接技術(shù)對雙波段圖像進行處理，獲得了高分辨率的彩色圖像，具有出色的視覺效果。

1.4 三種中長雙波段成像技術(shù)的比較

雙探測器雙波段成像技術(shù)通常采用兩個單波段探測器，配合兩個分離的光學(xué)系統(tǒng)或者一個共口徑分光路光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)雙波段成像。在雙波段探測器技術(shù)尚不夠成熟的時期，是雙波段成像的重要技術(shù)方向，可以利用單波段探測器分辨率較高、靈敏度較強的優(yōu)點，獲得較高質(zhì)量的圖像。這種方案很大程度上相當于采用了兩個單波段的成像系統(tǒng)，存在體積重量比較大，總體成本也比較高的缺點。同時由于采用分離光學(xué)系統(tǒng)或者分光路的形式，所獲取的成像場景不能完全一致，所以必須先進行圖像配準再進行圖像融合，需要更復(fù)雜的圖像處理架構(gòu)，而且由于配準精度的限制，往往存在由于圖像失配導(dǎo)致的景物重影。

雙線列雙波段成像技術(shù)利用線列探測器的制造技術(shù)，避免了生長疊層材料的困難，可以采用共光路雙波段光學(xué)系統(tǒng)，能夠同時獲得幾乎完全相同視場的雙波段圖像，具有單探測器體積、重量小的特點，相對成本更低。由于采用光機掃描成像技術(shù)，這種方案具有可以通過機械掃描提高圖像分辨率的優(yōu)點，同時也存在光機穩(wěn)定性相對較差、掃描機構(gòu)驅(qū)動控制較復(fù)雜的缺點。

單探測器雙波段成像技術(shù)，基于能夠同時響應(yīng)兩個波段輻射的雙波段探測器，配合能夠同時透過兩個波段輻射的共光路光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)雙波段成像。這種方案對探測器相關(guān)的材料制備、器件設(shè)計、讀出電路等技術(shù)以及光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的像差優(yōu)化、加工鍍膜等技術(shù)都有更高的要求，其具有的優(yōu)勢也是顯而易見的，更簡單的構(gòu)成帶來更小的體積、更低的成本和更高的穩(wěn)定性，同時不需要額外的圖像配準和掃描機構(gòu)控制技術(shù)。此外，由于探測器材料響應(yīng)特性，一般會存在少量的光譜串音。

從發(fā)展歷史和趨勢來看，盡管各國雙波段成像技術(shù)進展各有不同，以至于同一時期3種成像技術(shù)都有相關(guān)文獻報道，但是3種技術(shù)的發(fā)展存在一定的先后順序。早期由于雙波段探測器尚未研制出來，最先出現(xiàn)的是雙探測器雙波段成像技術(shù)。隨著雙波段探測器的面世，單探測器雙波段成像技術(shù)發(fā)展迅速，同時限于雙波段探測器面陣不夠成熟，存在3種技術(shù)共同發(fā)展的局面。目前，隨著大面陣、小像元雙波段探測器發(fā)展和成熟，雙探測器雙波段成像技術(shù)和雙線列雙波段成像技術(shù)的優(yōu)勢逐漸被抵消，單探測器雙波段成像技術(shù)成為雙波段成像技術(shù)的主流方向，其他兩種技術(shù)則在一些特別的應(yīng)用場景中存在。

2 中長波雙波段紅外成像技術(shù)的應(yīng)用

在進行中長波雙波段紅外成像技術(shù)開發(fā)的同時，國外主要國家也對其應(yīng)用進行了不同程度的研究。目前，該技術(shù)的應(yīng)用主要有3個方向：一是利用中長波優(yōu)勢互補，提高各類主戰(zhàn)裝備對不同的作戰(zhàn)環(huán)境的適應(yīng)能力，提高裝備面對各種不同作戰(zhàn)任務(wù)的成功率；二是利用各類目標在兩個波段不同的輻射信息，提高各類搜索跟蹤識別系統(tǒng)對目標的探測識別成功率；三是通過中長波雙波段紅外成像技術(shù)獲取目標的溫度、光譜特性等特征信息，可用于反誘餌、反干擾、反偽裝。

2.1 提高對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力

美國相關(guān)機構(gòu)在其關(guān)于第三代熱像儀驗證樣機的報道中，對雙波段成像技術(shù)的特點以及如何發(fā)揮其優(yōu)勢進行了分析論證。雙波段成像技術(shù)最大的優(yōu)勢在于能夠同時獲得兩個波段的輻射信息，這帶來的最大效益在于提升裝備的全天候適應(yīng)性以及面對戰(zhàn)場偽裝的操作靈活性。雙波段成像技術(shù)帶來的效能增加通常不是來源于靈敏度的簡單提升，而是由雙波段探測帶來的適應(yīng)性和靈活性進一步提升作戰(zhàn)任務(wù)的整體成功率，充分發(fā)揮其優(yōu)勢的關(guān)鍵在于將雙波段焦平面與先進的光學(xué)技術(shù)和信號處理技術(shù)結(jié)合。而隨著長波像元接近并超過衍射極限，可以利用中波來彌補長波分辨能力不足的雙波段成像技術(shù)，在地面應(yīng)用中將體現(xiàn)出相比長波單波段更大的優(yōu)勢。

國外對雙波段成像技術(shù)的應(yīng)用，最主要的方向就是依據(jù)上述思路，根據(jù)不同的作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)，合理利用中波分辨率高和長波探測靈敏度高的特點，發(fā)揮最大效能。此外，采用彩色圖像融合技術(shù)，獲取視覺效果更佳、信息更豐富、更適于人眼觀看的彩色圖像用于目視觀察和瞄準，圖6所示是德國采用先進雙波段圖像處理技術(shù)獲取的彩色融合圖像。

2.2 提高搜索跟蹤系統(tǒng)對目標的探測識別成功率

利用雙波段成像技術(shù)，能夠采集到關(guān)于目標更多的紅外圖像信息。更多的信息必然能夠提高目標探測識別算法的成功率。這是國外雙波段成像技術(shù)針對目標自動識別的重要應(yīng)用方向，隨著未來裝備進一步自動化和智能化，將更加體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)勢。