-光電成像系統(tǒng)(3)

1、2022-3-162夜視技術(shù)是研究在夜間或微弱照度下，光學(xué)圖像信息的攝取、波段轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)、處理、傳輸、貯存和顯示的技術(shù)。在人類所獲得的各種信息中通過視覺系統(tǒng)獲得的信息約占7580。由于視覺系統(tǒng)的局限性和缺陷，限制了人類獲得微弱、精細(xì)和高速圖像信息和不可見光圖像的可能性。2022-3-1631. 響應(yīng)波長的限制；2. 響應(yīng)輻射能的限制；3. 空間分辨力的限制；4. 對比度（灰度）分辨力限制；5. 時間分辨力的限制。2022-3-1641. 紅外熱成像技術(shù)：將人眼看不見的目標(biāo)和場景自身紅外熱輻射形成的溫度圖像轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)、處理和顯示為適合人眼觀察的可見光圖像的技術(shù)。2. 微光夜視技術(shù)：在夜晚光或微弱

2、照度條件下，將人眼看不見的目標(biāo)和場景的反射光形成的灰度圖像轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)、處理和顯示為適合人眼觀察的可見光圖像的技術(shù)。2022-3-1652022-3-1662022-3-167地面地面10米望遠(yuǎn)鏡用米望遠(yuǎn)鏡用7種波長觀種波長觀測的彗木碰撞后的紅外圖像測的彗木碰撞后的紅外圖像SL-9彗核彗核C碰撞前后的木星紅外碰撞前后的木星紅外圖像圖像天文觀測天文觀測1.1 紅外線的應(yīng)用2022-3-168紅外望遠(yuǎn)鏡紅外望遠(yuǎn)鏡軍事觀察軍事觀察2022-3-169氣氣象象預(yù)預(yù)測測2022-3-1610紅外感應(yīng)開關(guān)紅外感應(yīng)開關(guān)紅外測溫儀紅外測溫儀溫度感應(yīng)溫度感應(yīng)2022-3-1611醫(yī)學(xué)成像醫(yī)學(xué)成像2022-3-16

3、121.2 紅外線的歷史紅外線的歷史 1835年，安培宣告了光和熱射線的同一年，安培宣告了光和熱射線的同一性。性。 1800年，赫胥耳利用太陽光譜色散實(shí)驗(yàn)?zāi)?，赫胥耳利用太陽光譜色散實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了紅外光。發(fā)現(xiàn)了紅外光。通常取可見光譜中紅光末端為通常取可見光譜中紅光末端為780780nm，比它長的，比它長的光就是紅外光，或稱為熱射線。光就是紅外光，或稱為熱射線。2022-3-1613 1870年，蘭利制成了面積只有針孔那樣大小年，蘭利制成了面積只有針孔那樣大小的探測器，并用凹面反射光柵、巖鹽及氟化的探測器，并用凹面反射光柵、巖鹽及氟化物棱鏡來提高測量色散的能力，這為紅外應(yīng)物棱鏡來提高測量色散的能力，這

4、為紅外應(yīng)用的重要方面用的重要方面航空攝影奠定了基礎(chǔ)。航空攝影奠定了基礎(chǔ)。18801880年，年，“紅外紅外”一詞出現(xiàn)在阿貝尼的文一詞出現(xiàn)在阿貝尼的文 章章中（最早）。中（最早）。 1888年，麥洛尼用比較靈敏的熱電堆改進(jìn)了年，麥洛尼用比較靈敏的熱電堆改進(jìn)了赫胥耳的探測和測量方法，為紅外技術(shù)奠定赫胥耳的探測和測量方法，為紅外技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。了基礎(chǔ)。2022-3-1614 1904年，開始采用近紅外進(jìn)行攝影。年，開始采用近紅外進(jìn)行攝影。 1929年，柯勒發(fā)明了銀氧銫（年，柯勒發(fā)明了銀氧銫（Ag-O-Cs）光）光陰極，開創(chuàng)了紅外成像器件的先河。陰極，開創(chuàng)了紅外成像器件的先河。 二十世紀(jì)二十世紀(jì)30年

5、代中期，荷蘭、德國、美國各年代中期，荷蘭、德國、美國各自獨(dú)立研制成紅外變像管，紅外夜視系統(tǒng)應(yīng)自獨(dú)立研制成紅外變像管，紅外夜視系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)。用于實(shí)戰(zhàn)。 1952年，美國陸軍制成第一臺熱像記錄儀。年，美國陸軍制成第一臺熱像記錄儀。2022-3-16152022-3-16162.1 紅外輻射紅外輻射紅外輻射是一種電磁波：紅外輻射是一種電磁波：近紅外（近紅外（0.783.0um）中紅外（中紅外（3.020um）遠(yuǎn)紅外（遠(yuǎn)紅外（20100um）2022-3-1617紅外輻射普遍存在于自然界：紅外輻射普遍存在于自然界：紅外輻射的倍頻程比可見光寬紅外輻射的倍頻程比可見光寬: 任何溫度高于絕對零度的物體（人

6、體、冰、雪等）都在不停地發(fā)射紅外輻射。倍頻程：若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為2，這樣劃分的每一個頻程稱為1倍頻程，簡稱倍頻程?？梢姽猓嚎梢姽猓?.380.78um，一個倍頻程，一個倍頻程紅外線：紅外線：0.781000um，商為，商為1282210，10個倍頻程個倍頻程2022-3-1618 一般物體的紅外輻射率和吸收率都小于1，并且其輻射和吸收能力都與表面溫度和波長有關(guān)。 黑體的紅外輻射率和吸收率為1（客觀世界不存在），其意義體現(xiàn)在為衡量自然物體的紅外輻射和吸收能力建立一個標(biāo)準(zhǔn)。 黑體黑體假想的全部吸收假想的全部吸收和輻射紅外電磁和輻射紅外電磁波的理想體，其波的理想體，

7、其紅外吸收和輻射紅外吸收和輻射能力與溫度無關(guān)。能力與溫度無關(guān)。2022-3-1619 在理論和工程實(shí)踐中，常用物體的比輻射率比輻射率定量描述物體輻射和吸收紅外電磁波的能力；（1）即物體的實(shí)際紅外輻射與同溫度下黑體紅外輻射之比值，顯然，物體的比輻射率都小于1。bII2022-3-16202022-3-16212.2 紅外輻射的三個規(guī)律紅外輻射的三個規(guī)律 同溫度物體的紅外發(fā)射能力正比于其紅外吸收能力；紅外平衡狀態(tài)時，物體吸收的紅外能量恒等于它所發(fā)射的紅外能量。 基爾霍夫定律基爾霍夫定律推論：性能好的反射體或透明體，必然是性能差的輻射體?；鶢柣舴颍?82418872022-3-16224WT 物體輻

8、射的紅外能量密度W與其自身的熱力學(xué)溫度T的4次方成正比，并與它表面的比輻射率成正比： 斯蒂芬玻耳茲曼定律（斯蒂芬玻耳茲曼定律（1879，1884）（2）可見，物體的溫度越高，紅外輻射能量越多。12245.6697 10/W cm K玻耳茲曼常數(shù)2022-3-1623 物體的紅外輻射能量密度大小，隨波長（頻率）不同而變化。與輻射能量密度最大峰值相對應(yīng)的波長為峰值波長，維恩通過大量實(shí)驗(yàn)得出了峰值波長和物體熱力學(xué)溫度之間的關(guān)系：max2897/T（3） 維恩位移定律維恩位移定律max的單位是m，T是物體的絕對溫度，單位是K。2022-3-1624紅外輻射能量密度曲線溫度波長max/ m常見物體的峰值

9、波長2022-3-1625 紅外輻射的大氣窗口紅外輻射的大氣窗口 紅外輻射在大氣中傳輸時，不同波長的紅外輻射，有著不同的吸收和衰減；12.5 m35 m814 m2022-3-1626 紅外光學(xué)材料紅外光學(xué)材料可以分為晶體材料、玻璃材料和塑性材料三種，每種材料都對某些波長范圍的紅外有較高的透過率。 紅外輻射的介質(zhì)傳輸特性紅外輻射的介質(zhì)傳輸特性 許多對可見光透明的介質(zhì)，對紅外輻射卻是不透明的。通常把可以透過紅外輻射的介質(zhì)稱為紅外光學(xué)材料紅外光學(xué)材料。2022-3-1627幾種紅外光學(xué)材料的透過率 最常見最常見高溫性能穩(wěn)定高溫性能穩(wěn)定單晶鍺：1.820um；單晶硅：11um以內(nèi)；多晶硫化鋅：114

10、um；多晶氟化鎂：35um2022-3-16282022-3-1629紅外成像系統(tǒng)紅外成像系統(tǒng)被動式紅外成像系統(tǒng)被動式紅外成像系統(tǒng)（紅外熱像儀）（紅外熱像儀）利用物體自然發(fā)射的紅外輻射主動式紅外成像系統(tǒng)主動式紅外成像系統(tǒng)（紅外夜視儀）（紅外夜視儀）利用不同物體對紅外輻射的不同反射核心：如何將紅外圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽鈭D像？核心：如何將紅外圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽鈭D像？2022-3-1630裝有紅外夜視儀的步槍紅外夜視圖像2022-3-1631 主動式紅外成像系統(tǒng)自身帶有紅外光源紅外光源，是根據(jù)被成像物體對紅外光源的不同反射率，以紅外變像管紅外變像管作為光電成像器件的紅外成像系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成像清晰、對比度

11、高、不受環(huán)境光源影響；3.1 主動式紅外成像系統(tǒng)主動式紅外成像系統(tǒng)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易暴露，不利于軍事應(yīng)用。2022-3-1632主動式紅外成像系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主動式紅外成像系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主動式紅外成像系統(tǒng)主動式紅外成像系統(tǒng)紅外探照燈紅外探照燈紅外輻射光源紅外輻射光源紅外變像管紅外變像管光譜轉(zhuǎn)換光譜轉(zhuǎn)換電子成像電子成像亮度增強(qiáng)亮度增強(qiáng)高壓電源高壓電源變像管電源變像管電源光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng) 物鏡組物鏡組 目鏡組目鏡組2022-3-1633主動式紅外成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2022-3-16343. 2 光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)物鏡組：把目標(biāo)成像于變像管的光陰極面上；目鏡組：把變像管熒光屏上的像放大，便于 人眼觀察；與常規(guī)光學(xué)

12、儀器不同，變像管將物鏡組和目鏡組隔開，使得光學(xué)系統(tǒng)的入瞳和出瞳不存在物象共軛關(guān)系！漸暈系數(shù)越大越好，像面照度均勻。漸暈系數(shù)越大越好，像面照度均勻。2022-3-1635 紅外變像管是主動式紅外成像系統(tǒng)的核心，是一種高真空圖像轉(zhuǎn)換器件，完成從近紅外圖像到可見光圖像的轉(zhuǎn)換并增強(qiáng)圖像。3. 3 紅外變像管紅外變像管 從結(jié)構(gòu)材料上分，紅外變像管可以分為金屬結(jié)構(gòu)型和玻璃結(jié)構(gòu)型； 從工作方法上分，可以分為連續(xù)工作方式和選通工作方式。2022-3-1636紅外變像管結(jié)構(gòu)紅外變像管結(jié)構(gòu)光學(xué)纖維光學(xué)纖維陰極外筒陰極外筒電子軌跡電子軌跡陽極錐電極陽極錐電極紅外光陰極電子光學(xué)系統(tǒng)熒光屏主動式紅外成像系統(tǒng)的工作波長范

13、圍取決于紅外變像管的主動式紅外成像系統(tǒng)的工作波長范圍取決于紅外變像管的光陰極響應(yīng)譜區(qū)，一般為光陰極響應(yīng)譜區(qū)，一般為0.761.2um近紅外光。近紅外光。2022-3-1637紅外變像管的工作過程近紅外輻射光陰極面 通常變像管的光陰極采用對近紅外敏感（0.81.2um）的銀氧銫光敏層，電子光學(xué)部分相當(dāng)于一個靜電聚焦系統(tǒng)。電子流圖像電子光學(xué)系統(tǒng)熒光屏可見光圖像高能電子2022-3-1638大氣后向散射現(xiàn)象：紅外探照燈向目標(biāo)發(fā)出的紅外光束通過大氣時，其中一部分散射后向輻射進(jìn)入觀察系統(tǒng)。引入了圖像的背景噪聲，降低了圖像對比度和清晰度。如何減小大氣后向散射影響？選通技術(shù)選通技術(shù) 通過發(fā)射脈沖時序配合，使

14、變像管在接收觀察目標(biāo)反射回來的紅外輻射時工作。2022-3-1639探照燈：短脈沖紅外激光紅外變像管：加選通電極2022-3-1640精確測量目標(biāo)與觀察者之間的距離探測距離為1220米時的選通時序圖脈沖光源照明輸出后向散射輻射目標(biāo)反射輻射選通脈沖8微秒減少大氣后向散射對紅外圖像對比度和清晰度的影響2022-3-16413.4 紅外探照燈紅外探照燈光源拋物面反射鏡紅外濾光片燈座紅外光源可以是電熱光源（白熾燈）；氣體放電光源（高壓氙燈）；半導(dǎo)體光源（砷化鎵發(fā)光二極管）；激光光源。2022-3-1642 體積要小，重量輕，壽命長，工作可靠。對紅外探照燈的技術(shù)要求： 紅外探照燈的輻射光譜要與變像管光陰

15、極的光譜響應(yīng)有效匹配，在匹配的光譜范圍內(nèi)有高的輻射效率； 探照燈的照射范圍與儀器的視場角基本吻合； 紅光暴露距離要短，結(jié)構(gòu)上要容易調(diào)焦，濾光片和光源更換方便；2022-3-16433.5 直流高壓電源直流高壓電源 高壓電源提供紅外變像管進(jìn)行圖像增強(qiáng)的能量，一般為1.22.9萬伏。對高壓電源的技術(shù)要求： 輸出穩(wěn)定直流高壓； 在高、低溫環(huán)境下能保證系統(tǒng)正常工作； 防潮、防震、體積小、重量輕、耗電省。2022-3-1644主動式紅外成像系統(tǒng)的特點(diǎn)： 能夠區(qū)分軍事目標(biāo)和自然景物，識別偽裝；典型目標(biāo)的反射曲線可見光譜區(qū)可見光譜區(qū)近紅外近紅外光譜區(qū)光譜區(qū)2022-3-1645 由于系統(tǒng)“主動照明”，工作時

16、不受環(huán)境照明影響，可以在“全黑”條件下工作。 近紅外輻射比可見光受大氣散射影響小，較易通過大氣層（惡劣天氣除外）；2022-3-16462022-3-1647 熱圖像熱圖像再現(xiàn)了景物各部分溫度和輻射發(fā)射率的差異，能夠顯示出景物的特征。紅外熱成像系統(tǒng)是被動式成像系統(tǒng)被動式成像系統(tǒng)。 自然界中，溫度高于絕對零度的一切物體，總是在不斷地發(fā)射紅外輻射。收集并探測這些輻射能，就可以形成與景物溫度分布相對應(yīng)的熱圖像。2022-3-1648ThermoVision A20-V高品質(zhì)紅外熱像儀2022-3-1649樹林中人的熱圖像小圖是可見光圖像大圖是熱圖像2022-3-1650紅外熱成像系統(tǒng)光機(jī)掃描型非掃描

17、型圖像質(zhì)量好結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高結(jié)構(gòu)簡單圖像質(zhì)量逐漸提高2022-3-16514.1 光機(jī)掃描型紅外熱成像系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)部分紅外探測與致冷部分電子信號處理系統(tǒng)部分顯示系統(tǒng)部分2022-3-1652匯聚光束光譜濾波光電轉(zhuǎn)換電視光柵2022-3-16534.2 光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng) 聚光光學(xué)系統(tǒng)聚光光學(xué)系統(tǒng)接收目標(biāo)或景物接收目標(biāo)或景物輻射，聚焦于探輻射，聚焦于探測器測器掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描光柵，使分產(chǎn)生掃描光柵，使分立探測元件能夠獲取立探測元件能夠獲取大范圍景物圖像大范圍景物圖像 光機(jī)掃描型熱成像系統(tǒng)以瞬時視場為單位，用光機(jī)掃描方法來覆蓋總視場。2022-3-1654通光孔徑和相對孔徑大，工作波段

18、寬，像差通光孔徑和相對孔徑大，工作波段寬，像差校正困難。校正困難。 折反式：主鏡與次鏡均采用球面鏡，加入補(bǔ)償透鏡校正像差紅外光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)紅外光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)物鏡系統(tǒng)物鏡系統(tǒng) 反射式：光能損失小、不產(chǎn)生色差，但是視場小、體積大，有次鏡遮擋； 折射式：結(jié)構(gòu)簡單，裝校方便，可以滿足大視場和大孔徑成像的要求；2022-3-1655輔助光學(xué)系統(tǒng)輔助光學(xué)系統(tǒng) 場鏡場鏡 指加在像平面或像平面附近的透鏡，用來擴(kuò)指加在像平面或像平面附近的透鏡，用來擴(kuò)大視場，使探測器接收的輻照均勻；大視場，使探測器接收的輻照均勻； 光錐光錐利用圓錐的高反射率聚光，縮小探測器尺寸；利用圓錐的高反射率聚光，縮小探測器尺寸； 中繼光學(xué)

19、系統(tǒng)中繼光學(xué)系統(tǒng)便于探測器件的結(jié)構(gòu)安排；便于探測器件的結(jié)構(gòu)安排； 前置望遠(yuǎn)系統(tǒng)前置望遠(yuǎn)系統(tǒng) 減小光學(xué)掃描器件的尺寸。減小光學(xué)掃描器件的尺寸。2022-3-1656掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng) 平行光束掃描（物方掃描）平行光束掃描（物方掃描） 掃描器在聚光系統(tǒng)之前，掃描鏡尺寸大，掃描速度慢，像差校正簡單，對聚光光學(xué)系統(tǒng)要求不高； 會聚光束掃描（像方掃描）會聚光束掃描（像方掃描） 掃描器安置在聚光光學(xué)系統(tǒng)和探測器之間，對像方光束進(jìn)行掃描。尺寸小，掃描速度高。對聚光光學(xué)系統(tǒng)有較高要求。2022-3-1657掃掃描描方方案案 反射鏡鼓行掃描、擺鏡場掃描反射鏡鼓行掃描、折射鏡場掃描適于小視場單元器件掃描用，不適合高

20、速掃描用掃描效率高，像差校正有難度2022-3-16584.3 多元探測器熱成像系統(tǒng)多元探測器熱成像系統(tǒng) 將多元探測器按不同方式排列起來分解景物，可以改進(jìn)每幀、每分辨單元的信噪比，提高系統(tǒng)的性能?；緮z像方式 并聯(lián)掃描攝像方式 串聯(lián)掃描攝像方式2022-3-1659優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)靈敏優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)靈敏度高，對探測器度高，對探測器速度要求不高；速度要求不高；缺點(diǎn)：探測器數(shù)缺點(diǎn)：探測器數(shù)量多，電路和材量多，電路和材料工藝復(fù)雜。料工藝復(fù)雜。并聯(lián)掃描攝像方式并聯(lián)掃描攝像方式2022-3-1660串聯(lián)掃描攝像方式串聯(lián)掃描攝像方式優(yōu)點(diǎn)：探測器性能均優(yōu)點(diǎn)：探測器性能均勻，圖像缺陷少，信勻，圖像缺陷少，信噪比提高噪比

21、提高 倍，信倍，信號處理容易，不需要號處理容易，不需要掃描變換就可以得到掃描變換就可以得到標(biāo)準(zhǔn)視頻信號；標(biāo)準(zhǔn)視頻信號；缺點(diǎn)：對探測器速度缺點(diǎn)：對探測器速度要求高。要求高。 n2022-3-16614.4 紅外探測器（核心器件）紅外探測器（核心器件） 紅外探測器是紅外輻射能的接收器，它通紅外探測器是紅外輻射能的接收器，它通過光電變換作用，將接收的紅外輻射能量變過光電變換作用，將接收的紅外輻射能量變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過放大、處理，形成圖像。為電信號，經(jīng)過放大、處理，形成圖像。 熱探測器熱探測器如熱敏電阻、熱電偶、熱釋電探測器等，是吸收紅外輻射，使敏感元件溫度上升，由此引起物理參數(shù)改變的探測器。2022-

22、3-1662 光子探測器光子探測器 光子探測器是通過光子與物質(zhì)內(nèi)部電子相互作用，產(chǎn)生電子能態(tài)變化而完成光電轉(zhuǎn)換的探測器。光子探測器在響應(yīng)靈敏度和響應(yīng)速度方面均優(yōu)于熱探測器，應(yīng)用廣泛。光導(dǎo)型半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加光伏型半導(dǎo)體PN結(jié)形成電子空穴對，產(chǎn)生電勢2022-3-1663 探測器致冷要求不宜太高（小型化）。對紅外探測器的基本要求對紅外探測器的基本要求 探測率要高，提高系統(tǒng)的熱靈敏度； 工作波段與檢測目標(biāo)的輻射光譜要適應(yīng)， 以便接收盡可能多的紅外輻射； 用于并掃的多元探測器，各單元探測器的 特性要均勻； 探測器響應(yīng)速度要快，以適應(yīng)快速掃描；2022-3-16644.5 致冷器致冷器 致冷器的作用是降

23、低紅外探測器的噪聲，致冷器的作用是降低紅外探測器的噪聲，使其在低溫狀態(tài)工作。使其在低溫狀態(tài)工作。由致冷劑變相吸收熱量而致冷B. 焦耳湯姆遜效應(yīng)致冷焦耳湯姆遜效應(yīng)致冷C. 輻射熱交換致冷輻射熱交換致冷D. 溫差電致冷溫差電致冷A. 變相致冷變相致冷高壓氣體節(jié)流循環(huán)致冷高溫物體輻射能量降溫利用直流電通過半導(dǎo)體電偶對的珀?duì)柼?yīng)致冷2022-3-1665顯示可以采用發(fā)光二極管和CRT。4.6 信號處理與顯示信號處理與顯示 信號處理與顯示的基本任務(wù)是形成與景物溫度分布相對應(yīng)的視頻信號，然后根據(jù)景物各單元對應(yīng)的視頻信號標(biāo)出景物各部分的溫度，并顯示出景物的熱圖像。信號處理部分包括：前置放大、主放、自動增益

24、控制、限制帶寬、檢波、鑒幅、多路傳輸和線性變換。2022-3-16662022-3-1667 微光成像系統(tǒng)是一種利用光增強(qiáng)技術(shù)的光微光成像系統(tǒng)是一種利用光增強(qiáng)技術(shù)的光電成像系統(tǒng)，可以在極低照度（電成像系統(tǒng)，可以在極低照度（10-5lx）下工）下工作，應(yīng)用領(lǐng)域涉及軍事、天文、公安執(zhí)法、作，應(yīng)用領(lǐng)域涉及軍事、天文、公安執(zhí)法、生物醫(yī)療等。生物醫(yī)療等。 微光成像系統(tǒng)微光成像系統(tǒng)直視系統(tǒng)直視系統(tǒng)（微光夜視儀）（微光夜視儀）間視系統(tǒng)間視系統(tǒng)（微光電視系統(tǒng)）（微光電視系統(tǒng)）2022-3-16685.1 微光夜視儀微光夜視儀 夜空自然微光照射目標(biāo)，經(jīng)目標(biāo)反射的微光輻射進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)物鏡，物鏡把目標(biāo)成像于焦平面的

25、像增強(qiáng)器光陰極面上，像增強(qiáng)器對目標(biāo)像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換、電子成像電子成像和亮度增亮度增強(qiáng)強(qiáng)，顯示于熒光屏。工作原理工作原理 由于工作時只靠夜天光照明而受自然照度和大氣透明度影響大，圖像平淡而層次不夠分明。2022-3-1669直視微光夜視系統(tǒng)直視微光夜視系統(tǒng)目標(biāo)目標(biāo)目鏡目鏡系統(tǒng)系統(tǒng)人眼人眼像增強(qiáng)器像增強(qiáng)器高壓電源高壓電源物鏡系統(tǒng)物鏡系統(tǒng)核心器件：把微核心器件：把微弱的光圖像增強(qiáng)弱的光圖像增強(qiáng)到足夠的亮度，到足夠的亮度，以便人眼進(jìn)行觀以便人眼進(jìn)行觀察察不用人工照明是其最主要的優(yōu)點(diǎn)2022-3-1670 微光像增強(qiáng)器微光像增強(qiáng)器 圖像傳遞信噪比高 微光像增強(qiáng)器是一種電真空成像器件，主要由光陰極、

26、電子光學(xué)系統(tǒng)和熒光屏組成。圖像增強(qiáng)包括三個環(huán)節(jié)：外光電效應(yīng)、加速聚焦、可見光（熒光）成像。技術(shù)要求技術(shù)要求 足夠的亮度增益； 低背景噪聲； 高響應(yīng)度 好的調(diào)制傳遞特性 響應(yīng)速度快2022-3-1671 微光像增強(qiáng)器經(jīng)歷了三代微光器件微光像增強(qiáng)器經(jīng)歷了三代微光器件的發(fā)展過程：的發(fā)展過程： 級聯(lián)式像增強(qiáng)器：級聯(lián)式像增強(qiáng)器：體積大，防強(qiáng)光能力差； 帶微通道板的像增強(qiáng)器：帶微通道板的像增強(qiáng)器：信噪比低，探測距離有限； 半導(dǎo)體光陰極像增強(qiáng)器：半導(dǎo)體光陰極像增強(qiáng)器：體積小，靈敏度高，成本高2022-3-16725.2 微光電視系統(tǒng)微光電視系統(tǒng) 工作原理工作原理 微光攝像機(jī)將目標(biāo)及其背景在夜天光輻照下的反射

27、光亮度分布，通過電視掃描方法變成按時序分布的視頻信號，再通過控制器進(jìn)行處理后，輸入監(jiān)視器進(jìn)行顯示。微光電視攝像機(jī)微光電視攝像機(jī)傳輸通道傳輸通道接收顯示裝置接收顯示裝置組成部分組成部分2022-3-1673微光電視系統(tǒng)框圖微光電視系統(tǒng)框圖微光物鏡微光攝像管掃 描同 步放大電路發(fā) 射接收放大電路電視顯示掃 描同 步電光轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換光纜電纜2022-3-1674微光電視系統(tǒng)的特點(diǎn)微光電視系統(tǒng)的特點(diǎn)（與肉眼或普通光學(xué)儀器相比）（與肉眼或普通光學(xué)儀器相比） 入瞳直徑大，光子數(shù)可達(dá)人眼1000倍以上； 光陰極面面積比人眼視網(wǎng)膜大很多； 光陰極量子效率高； 利用數(shù)字圖像處理技術(shù)提高圖像質(zhì)量； 可在一幀時間內(nèi)

28、積累信息，提高信噪比。2022-3-1675微光電視系統(tǒng)與微光夜視系統(tǒng)相比：微光電視系統(tǒng)與微光夜視系統(tǒng)相比： 可以實(shí)現(xiàn)圖像遠(yuǎn)距離傳輸； 可以多人、多地點(diǎn)同時觀察； 便于錄像和遙控?cái)z像； 可與光電自動控制系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成電視跟 蹤系統(tǒng)。2022-3-16762022-3-1677 1933年，哥本哈根大學(xué)國家醫(yī)院的哈克塞森首先把紅外攝影技術(shù)用于皮膚病學(xué)的研究，此后人們就把這一方法廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實(shí)踐醫(yī)學(xué)實(shí)踐。 醫(yī)學(xué)紅外攝影技術(shù)主要考慮三個方面醫(yī)學(xué)紅外攝影技術(shù)主要考慮三個方面： 皮膚和皮下組織對紅外光的反射、散射和透射特性 能穿透機(jī)體紅外光源的光譜分布 能記錄紅外光的膠片和感光板的光譜響應(yīng)一、皮膚病學(xué)

29、一、皮膚病學(xué) 紅外攝影首先用于醫(yī)學(xué)方面的是檢查皮膚疾病，它可以提供淺表痂皮下面愈合過程和皮下靜脈情況。2022-3-1678二、靜脈攝影 結(jié)合常規(guī)的攝影技術(shù)，紅外攝影方法可以顯示出靜脈曲張的特征性異常表現(xiàn)。它表現(xiàn)為在正常小腿上能見到比較細(xì)直的分枝，形成多邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在靜脈曲張病例中，常見到蜿蜒彎曲的分枝增粗成靜脈小島，它在紅外照片中清楚地顯示出來，而用普通攝影或肉限是看不出來的。三、血液循環(huán)的研究 利用紅外照片來記錄腹部淺表靜脈的圖形和大小變化，可以研究血液運(yùn)行狀況。2022-3-1679 由于血液中各種成分對紅外光的吸收作用不同，可作臨床疾病的更深入研究。 比如硝基苯胺中電會引起小腿血管

30、郁滯，紅外照片可以清楚地顯示出來；腎上腺素對正常人和高血壓病人有影響，可以從指甲的紅外照片上反映出來；此外，紅外照片還可探索結(jié)核菌素和其它皮膚試驗(yàn)的反應(yīng)。四、透照技術(shù) 采用黑白和彩色紅外透照技術(shù)檢查兒童頭顱疾病，不僅毫無痛苦，而且比腦室造影檢查安全。其中，彩色紅外透照方法特別有價值，因?yàn)樗梢酝瑫r把可見光和紅外光的透射部分記錄下來，而且，在照片上顯示出重要的顏色差別。用這種方法可以將腦積水與更為嚴(yán)重的腦內(nèi)積水加以監(jiān)別。2022-3-1680五、肝病理學(xué) 紅外攝影對肝硬化的診斷有很大幫助，它可以把肝硬化與肝癌等區(qū)別出來。早期的肝硬化，沒有明顯的側(cè)支循環(huán)，而晚期的肝病中有非常清晰的分枝靜脈圖像，成

31、為肝硬化病癥的特征。六、腫瘤的研究 應(yīng)用黑白和彩色紅外攝影技術(shù)常?？梢园l(fā)現(xiàn)腫瘤。生長在體表上或接近體表的早期惡性腫瘤，其周圍會有血管增多或異常條紋，表示了腫瘤血液的供給有不同程度的增加，這可作為確定有否惡性瘤的輔助手段。2022-3-1681七、牙科 牙齒的紅外照片，釉質(zhì)一艇比牙質(zhì)顯得陰暗，而齲齒前向的退化釉質(zhì)則相反，健康的門齒邊緣呈白色，在正常情況下隨著牙質(zhì)的增加光亮度也均勻增加，釉質(zhì)不均處的色調(diào)較淡。退化釉質(zhì)對紅外光有很高的反射率，并有中等的紅外發(fā)光強(qiáng)度。與牙齒有關(guān)的成份如磷灰石的反射率和發(fā)光強(qiáng)度都很低。八、眼科對紅外光的反射率隨眼睛色素的顏色而異。臨床實(shí)踐表明，用彩色紅外膠片進(jìn)行眼科學(xué)研

32、究是一個卓有成效的方法。在彩色紅外幻燈片上正常眼底呈現(xiàn)黃綠色，伴有棕紅色的靜脈和黃色的動脈。血管紋理在照片上呈紫灰色。2022-3-1682 正常人體的溫度分布具有一定的穩(wěn)定性和對稱性。因此，人體溫度分布的某處改變（一般是由血流和代謝的改變引起），即表示該處疾患的產(chǎn)主和存在。 各種疾病所產(chǎn)生的局部新陳代謝的異?；钴S與減低與周圍組織溫差的紅外熱圖，為判斷疾病和療效觀察提供了較客觀的依據(jù)。紅外熱圖的一般診斷方法 統(tǒng)一的特定溫度條件下：20 對稱部位比較 全身綜合分析 生理解剖系統(tǒng)分析 結(jié)合主述、病史、查體、特殊檢查綜合判定 自身相比較、與他人相比較2022-3-1683紅外熱圖的診斷標(biāo)準(zhǔn)（紅外熱圖

33、的診斷標(biāo)準(zhǔn)（20)（人體表淺血管和散熱多的部位一般會出現(xiàn)較正常高的熱區(qū)）（人體表淺血管和散熱多的部位一般會出現(xiàn)較正常高的熱區(qū)）2022-3-1684紅外熱圖的診斷標(biāo)準(zhǔn)（紅外熱圖的診斷標(biāo)準(zhǔn)（20)2022-3-1685正常人體遠(yuǎn)紅外熱圖正常人體遠(yuǎn)紅外熱圖 鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)。出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)。正常人的腿部，雙正常人的腿部，雙腿基本對稱，雙足腿基本對稱，雙足由于負(fù)重過久而血由于負(fù)重過久而血流不暢，導(dǎo)致低溫流不暢，導(dǎo)致低溫 2022-3-1686靜脈曲張患者的腿部遠(yuǎn)紅外靜脈曲張患者的腿部遠(yuǎn)紅外熱像，血管明顯增溫、增粗，熱像，血管明顯增溫、增粗，箭頭所

34、指處尤為明顯。箭頭所指處尤為明顯。脈管炎患者的腿部遠(yuǎn)紅外脈管炎患者的腿部遠(yuǎn)紅外熱像圖，患腿由于血管疾熱像圖，患腿由于血管疾病而血流不暢，導(dǎo)致低溫。病而血流不暢，導(dǎo)致低溫。2022-3-1687靜脈炎是靜脈血管發(fā)炎，熱圖靜脈炎是靜脈血管發(fā)炎，熱圖表現(xiàn)為局部熱區(qū)明顯擴(kuò)大。脈表現(xiàn)為局部熱區(qū)明顯擴(kuò)大。脈管炎是中小動脈血管壁發(fā)炎引管炎是中小動脈血管壁發(fā)炎引起的肢端發(fā)涼，壞疽，從熱圖起的肢端發(fā)涼，壞疽，從熱圖反應(yīng)手足部及前下肢溫度偏低。反應(yīng)手足部及前下肢溫度偏低。左膝關(guān)節(jié)軟組織炎。熱圖左膝關(guān)節(jié)軟組織炎。熱圖顯示左膝關(guān)節(jié)局部團(tuán)狀增顯示左膝關(guān)節(jié)局部團(tuán)狀增溫（箭頭所示），溫差溫（箭頭所示），溫差0.71.2度不等。度不等。 2022-3-1688某些糖尿病