圖5 美國(guó)第三代熱像儀樣機(jī)采集的雙波段圖像

此外，美國(guó)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(kāi)發(fā)了相關(guān)的系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)。德國(guó)IRCAM公司、AIM公司在2008年報(bào)道了他們的雙波段成像系統(tǒng)及先進(jìn)的雙波段圖像處理技術(shù)，該系統(tǒng)采用了圖像細(xì)節(jié)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)、彩色融合以及拼接技術(shù)對(duì)雙波段圖像進(jìn)行處理，獲得了高分辨率的彩色圖像，具有出色的視覺(jué)效果。

1.4 三種中長(zhǎng)雙波段成像技術(shù)的比較

雙探測(cè)器雙波段成像技術(shù)通常采用兩個(gè)單波段探測(cè)器，配合兩個(gè)分離的光學(xué)系統(tǒng)或者一個(gè)共口徑分光路光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙波段成像。在雙波段探測(cè)器技術(shù)尚不夠成熟的時(shí)期，是雙波段成像的重要技術(shù)方向，可以利用單波段探測(cè)器分辨率較高、靈敏度較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，獲得較高質(zhì)量的圖像。這種方案很大程度上相當(dāng)于采用了兩個(gè)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(diǎn)。同時(shí)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(chǎng)景不能完全一致，所以必須先進(jìn)行圖像配準(zhǔn)再進(jìn)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(zhǔn)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(cè)器的制造技術(shù)，避免了生長(zhǎng)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(shí)獲得幾乎完全相同視場(chǎng)的雙波段圖像，具有單探測(cè)器體積、重量小的特點(diǎn)，相對(duì)成本更低。由于采用光機(jī)掃描成像技術(shù)，這種方案具有可以通過(guò)機(jī)械掃描提高圖像分辨率的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在光機(jī)穩(wěn)定性相對(duì)較差、掃描機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制較復(fù)雜的缺點(diǎn)。

單探測(cè)器雙波段成像技術(shù)，基于能夠同時(shí)響應(yīng)兩個(gè)波段輻射的雙波段探測(cè)器，配合能夠同時(shí)透過(guò)兩個(gè)波段輻射的共光路光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙波段成像。這種方案對(duì)探測(cè)器相關(guān)的材料制備、器件設(shè)計(jì)、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(shì)也是顯而易見(jiàn)的，更簡(jiǎn)單的構(gòu)成帶來(lái)更小的體積、更低的成本和更高的穩(wěn)定性，同時(shí)不需要額外的圖像配準(zhǔn)和掃描機(jī)構(gòu)控制技術(shù)。此外，由于探測(cè)器材料響應(yīng)特性，一般會(huì)存在少量的光譜串音。

從發(fā)展歷史和趨勢(shì)來(lái)看，盡管各國(guó)雙波段成像技術(shù)進(jìn)展各有不同，以至于同一時(shí)期3種成像技術(shù)都有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)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(cè)器尚未研制出來(lái)，最先出現(xiàn)的是雙探測(cè)器雙波段成像技術(shù)。隨著雙波段探測(cè)器的面世，單探測(cè)器雙波段成像技術(shù)發(fā)展迅速，同時(shí)限于雙波段探測(cè)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(cè)器發(fā)展和成熟，雙探測(cè)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(shì)逐漸被抵消，單探測(cè)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(chǎng)景中存在。

2 中長(zhǎng)波雙波段紅外成像技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行中長(zhǎng)波雙波段紅外成像技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，國(guó)外主要國(guó)家也對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了不同程度的研究。目前，該技術(shù)的應(yīng)用主要有3個(gè)方向：一是利用中長(zhǎng)波優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高各類(lèi)主戰(zhàn)裝備對(duì)不同的作戰(zhàn)環(huán)境的適應(yīng)能力，提高裝備面對(duì)各種不同作戰(zhàn)任務(wù)的成功率；二是利用各類(lèi)目標(biāo)在兩個(gè)波段不同的輻射信息，提高各類(lèi)搜索跟蹤識(shí)別系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別成功率；三是通過(guò)中長(zhǎng)波雙波段紅外成像技術(shù)獲取目標(biāo)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(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力

美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)在其關(guān)于第三代熱像儀驗(yàn)證樣機(jī)的報(bào)道中，對(duì)雙波段成像技術(shù)的特點(diǎn)以及如何發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析論證。雙波段成像技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠同時(shí)獲得兩個(gè)波段的輻射信息，這帶來(lái)的最大效益在于提升裝備的全天候適應(yīng)性以及面對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)偽裝的操作靈活性。雙波段成像技術(shù)帶來(lái)的效能增加通常不是來(lái)源于靈敏度的簡(jiǎn)單提升，而是由雙波段探測(cè)帶來(lái)的適應(yīng)性和靈活性進(jìn)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(shì)的關(guān)鍵在于將雙波段焦平面與先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合。而隨著長(zhǎng)波像元接近并超過(guò)衍射極限，可以利用中波來(lái)彌補(bǔ)長(zhǎng)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(zhǎng)波單波段更大的優(yōu)勢(shì)。

國(guó)外對(duì)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(zhǎng)波探測(cè)靈敏度高的特點(diǎn)，發(fā)揮最大效能。此外，采用彩色圖像融合技術(shù)，獲取視覺(jué)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(zhǔn)，圖6所示是德國(guó)采用先進(jìn)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(duì)目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別成功率

利用雙波段成像技術(shù)，能夠采集到關(guān)于目標(biāo)更多的紅外圖像信息。更多的信息必然能夠提高目標(biāo)探測(cè)識(shí)別算法的成功率。這是國(guó)外雙波段成像技術(shù)針對(duì)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別的重要應(yīng)用方向，隨著未來(lái)裝備進(jìn)一步自動(dòng)化和智能化，將更加體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。