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第1章 绪论1

1.1 红外系统的基本组成1

1.2 红外系统的分类2

1.2.1 主动式红外系统和被动式红外系统2

1.2.2 红外探测系统和红外成像系统3

1.2.3 红外系统的功能特征4

1.3 红外系统的基本特点4

1.4 红外系统的应用4

本章参考文献6

第2章 红外光学系统7

2.1 红外光学系统的功能和特点7

2.1.1 红外光学系统的功能7

2.1.2 红外光学系统的特点7

2.1.3 红外光学系统的设计原则8

2.2 光学系统的主要参数8

2.2.1 光阑8

2.2.2 焦距10

2.2.3 相对孔径和F数10

2.2.4 视场和视场角11

2.2.5 光学增益13

2.2.6 最小弥散圆斑和衍射斑13

2.2.7 焦深和景深14

2.3 常用红外光学系统14

2.3.1 反射式物镜14

2.3.2 折-反射系统19

2.3.3 折射式系统22

2.4 辅助光学系统23

2.4.1 场镜23

2.4.2 光锥25

2.4.3 浸没透镜28

2.4.4 整流罩和窗口30

本章参考文献31

第3章 红外探测器32

3.1 红外探测器的分类32

3.1.1 热探测器32

3.1.2 光子探测器34

3.1.3 辐射场探测器35

3.1.4 热探测器与光子探测器的比较35

3.2 红外探测器的性能参数36

3.2.1 主要工作条件36

3.2.2 主要性能参数37

3.2.3 多元及焦平面探测器的品质参数44

3.3 噪声源48

3.3.1 探测器中的噪声48

3.3.2 背景的辐射噪声51

3.3.3 放大器噪声53

3.4 红外探测器制冷器53

3.4.1 微型制冷器的性能53

3.4.2 典型微型制冷器54

3.5 典型的红外探测器57

3.5.1 热探测器59

3.5.2 光子探测器65

本章参考文献85

第4章 信息检测与信号处理86

4.1 噪声和信号分析86

4.1.1 噪声分析86

4.1.2 信号分析90

4.2 信号检测101

4.2.1 单次脉冲检测101

4.2.2 积累检测103

4.2.3 相关检测105

4.2.4 多元检测108

4.3 信号处理111

4.3.1 低噪声前置放大器111

4.3.2 系统的工作带宽114

4.3.3 滤波115

4.3.4 直流的隔除与恢复121

4.3.5 测温信号处理123

4.3.6 自动增益控制124

4.3.7 多路传输和延时126

4.3.8 相位检波128

4.3.9 抽样130

4.3.10 彩色合成132

本章参考文献133

第5章 辐射测温系统134

5.1 概述134

5.2 辐射测温仪的基本构成和工作原理135

5.2.1 辐射测温仪的基本构成135

5.2.2 辐射测温仪的工作原理138

5.3 亮度温度及亮度法测温仪141

5.3.1 亮度温度的定义和测温仪定标141

5.3.2 亮温与物体真温的关系142

5.3.3 亮度法的性能143

5.3.4 有效波长143

5.3.5 典型亮度法测温仪146

5.4 辐射温度及全辐射测温仪151

5.4.1 辐射温度的定义和测温仪定标152

5.4.2 辐射温度与真温的关系152

5.4.3 全辐射测温仪的性能152

5.4.4 典型全辐射测温仪153

5.5 比色温度及比色测温仪154

5.5.1 比色温度的定义和测温仪定标154

5.5.2 比色温度与真温的关系155

5.5.3 测温仪的性能157

5.5.4 典型比色测温仪157

5.6 三种辐射测温方法的比较161

5.7 多光谱辐射测温法163

5.7.1 多波长辐射测温法数学模型164

5.7.2 典型多波长辐射测温仪166

本章参考文献169

第6章 红外方位探测系统170

6.1 方位探测系统的基本组成170

6.1.1 性能要求170

6.1.2 影响因素171

6.2 调制盘方位探测系统171

6.2.1 调制盘的基本概念172

6.2.2 调制盘的工作原理173

6.2.3 方位信号处理191

6.3 十字叉探测系统198

6.3.1 十字叉探测系统的基本构成198

6.3.2 十字叉探测系统的时域特征及方位信息提取199

6.3.3 四元红外探测系统视场分析206

6.3.4 L型方位探测系统209

6.4 扫描探测系统210

6.4.1 扫描系统结构简介210

6.4.2 扫描信号的形式212

6.4.3 目标信号的形式214

6.4.4 基准信号的形式216

6.4.5 方位信息的提取218

6.4.6 提高扫描探测系统精度的方法219

6.5 玫瑰扫描探测系统221

6.5.1 玫瑰扫描的基本概念221

6.5.2 玫瑰扫描的瞬时视场与整体视场224

6.5.3 典型玫瑰扫描探测系统226

本章参考文献234

第7章 红外成像系统236

7.1 红外成像系统的基本构成与分类236

7.1.1 红外成像系统的基本构成236

7.1.2 红外成像系统的分类237

7.2 红外成像系统的基本参数242

7.3 光机扫描红外成像系统243

7.3.1 基本扫描方式243

7.3.2 光机扫描器245

7.3.3 几种常用的光机扫描方案251

7.3.4 多元探测器的扫描方式254

7.4 凝视型红外成像系统258

7.5 红外成像系统的综合性能参数260

7.5.1 分辨率参数261

7.5.2 响应参数295

7.5.3 噪声参数310

7.5.4 主观图像质量参数324

7.5.5 几何参数337

7.5.6 准确度参数338

7.6 红外成像系统的作用距离估算356

7.6.1 对点源目标的作用距离356

7.6.2 对面源目标的作用距离358

7.6.3 红外成像系统典型性能模型364

本章参考文献366

第8章 光谱成像系统368

8.1 光谱成像仪的分类368

8.2 光谱成像仪的基本性能参数372

8.2.1 光谱成像数据的表达373

8.2.2 光谱成像仪的主要性能参数374

8.3 直接分光型光谱成像仪375

8.3.1 色散型光谱成像仪376

8.3.2 滤光片型光谱成像仪380

8.4 傅里叶变换型光谱成像仪390

8.4.1 时间调制型光谱成像仪391

8.4.2 空间调制型光谱成像仪404

8.4.3 时空联合调制型光谱成像仪409

8.4.4 空间调制型与时空联合调制型光谱成像仪的比较412

8.5 计算成像型光谱成像仪412

8.5.1 基于微透镜阵列的光谱光场成像技术413

8.5.2 基于编码模板的光谱成像仪426

本章参考文献453