InGaAs短波红外探测器应用
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光电学院光电成像与信息工程研究所
光 云 凌
术 技
姬亚玲
短波红外国内外应用情况及趋势
凌云光技术集团科学图像业务部副总监
0
光电学院光电成像与信息工程研究所
光 云 凌
InGaAs短波红外探测器的应用
白廷柱
tzhbai@bit.edu.cn
术 技
1
光电学院光电成像与信息工程研究所
引言：短波红外的光学性质与特点
(b)仿真近红外图像
25
光电学院光电成像与信息工程研究所
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
(a)地砖
光 云 凌
(b)杨树
术 技
(c)草地
(d)背景墙
(a)复杂场景仿真结果
(b)拍摄近红外图像
26
光电学院光电成像与信息工程研究所
短波红外探测器应用前景分析
1、短波红外成像光谱技术应用； 2、资源遥感、环保、农作物生长情况监测； 2、与短波红外激光匹配的短波红外成像制导； 3、人体血液的非接触测试分析。
仿真需求
目前实验室内的微光、中长波红外仿真研究已经开展了很多的研 究，形成了多种仿真设备和场景生成仿真软件，相关的工作在短波红 外波段则很少。随着短波红外探测器的发展及相关应用，针对短波红 外的研究将会越来越多，有关短波红外场景的实验室仿真需求已经开 始提出。
这种研究可以填补可见光和中长波红外探测的光谱空缺，实现在
可见光伪装基于短 波红外的识别度
C 2 C1 100% C1
短波红外图像 中伪装目标与 背景的对比度
13
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
草丛中的可见光迷彩服识别：
光 云 凌
术 技
14
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
草丛中的可见光迷彩服识别： M=267%
所有的大气红外透视窗口的无缝隙探测，对获取目标全部的信息有重 要的价值。此外，夜晚自然环境中的背景光辐射大部分都集中在短红
光 云 凌
术 技
外波段，在目标探测时利用短红外波段可实现全天候的探测。
22
光电学院光电成像与信息工程研究所
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
反演反射率 反演模型建立 校正后的 可见光图像 可见光图像 灰度校正
术 技
12
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
伪装的可见光图像 可见光图像中伪装 目标的平均灰度
基于短波红外的伪装识别研究系统
伪装的短波红外图像 短波红外图像中伪 装目标的平均灰度
可见光图像中背 景的平均灰度
光 云 凌
M
术 技
短波红外图像中 背景的平均灰度
可见光图像伪装目标 与背景的对比度
Evr vr (v) E0vr
Enir nir (v) E0nir
DN 'vr k Evr vr (v) Eovr DN 'nir k Enir nir (v) E0 nir
光 云 凌
术 技
(c)实拍近红外图像
(a)可见光图像
(b)仿真近红外图像
24
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
黄色灌木中的黄色伪装网识别：
光 云 凌
术 技
20
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
黄色灌木中的黄色伪装网识别： M=162%
0.40909
0.15577
光 云 凌
术 技
21
光电学院光电成像与信息工程研究所
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
1.06382
0.2893
光 云 凌
术 技
15
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的可见光迷彩服识别：
光 云 凌
术 技
16
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的可见光迷彩服识别：M=360%
0.6
0.13043
光 云 凌
术 技
17
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的绿色伪装网识别：
光 云 凌
术 技
18
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的绿色伪装网识别： M=282%
0.44186
0.11557
光 云 凌
术 技
19
光电学院光电成像与信息工程研究所
USB2.0
光 云 凌
电源 致冷方式 采集接口 工作温度
12V-5A 非制冷
术 技
重量 像素 帧速(fps) 外形尺寸
225g 320×256 60 50×50×50 m m3
USB2.0
数据格式
14 bit
-40-70℃
11
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
术 技
短波红外 假草灰度: 32 真草灰度: 69 对 比 度: 0.53623
8
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
金属在短波红外下的图像
术 技
水在短波红外下的图像
9
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
0Fra Baidu bibliotek9-1.7 1-2.5 m
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
2016/11/2
术 技
一组植物与伪装的光谱曲线 6
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
术 技
7
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
可见光
假草灰度: 107 真草灰度: 112 对 比 度: 0.04464
100
绿色草木
透 80 射 60 比 (%) 40
20
0
1
2
3
4
5
02 H20
C02 H20 C02 03
光 云 凌
6 7 8 9 10 11
12
13
14
术 技
15
混凝土
波长(μm)
暗绿色漆
C02
H20
吸收分子
C02 03
H20 C02
短红外波段最主要的辐射吸收来自于大气中的H2O，主要吸收带位于： 0.94μm、1.1μm、1.38μm和1.87μm。因此，可见光波段0.685μm~0.705μm、 0.73μm~0.755μm，短红外波段0.83μm~0.89μm、0.99μm~1.05μm 是比较理想 的大气窗口。此外，夜天光中含有较多的短波红外成分。 2
光 云 凌
术 技
3
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
2016/11/2
术 技
两种典型的可见光伪装
4
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
光 云 凌
用于建筑的伪装网
2016/11/2
术 技
用于野外的伪装网
5
光电学院光电成像与信息工程研究所
测量图像 采集试验
地物反射率数据
光 云 凌
不同材质分类 可见光与近红外 光谱转换模型 理想情况下 近红仿真图像 近红外场景图像
术 技
基于图论的 图像分割
可见光与近红外 太阳辐射照度
地物反射 特性分析
太阳辐射传输 过程分析
近红外图像 灰度校正
23
光电学院光电成像与信息工程研究所
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
Evr vr (v) E0vr
Enir nir (v) E0nir
DN 'vr k Evr vr (v) Eovr DN 'nir k Enir nir (v) E0 nir
光 云 凌
术 技
(c)实拍近红外图像
(a)可见光图像
光 云 凌
术 技
27
光电学院光电成像与信息工程研究所
光 云 凌
谢谢您的宝贵时间！ T h a n k Yo u !
术 技
Email：marketing@lusterinc.com TEL：010-52349500
QQ：2847243946
www.lustervision.com
28
T 2898m K
红 外
3 - 5 m
8-14 m
光 云 凌
术 技
夜视短波红外图像
复 现 可 见 光 图 像 细 节
夜视可见光图像
10
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
Xenics公司的XS-FPA-1.7-320
传感器 工作波段 相机接口 InGaAs 0.9-1.7μm
光电学院光电成像与信息工程研究所
引言：短波红外的光学性质与特点
短波红外波段介于红外与可见光波段之间，具有穿透性好、对温度 不敏感等优点，能够较好的适应各种恶劣的天气条件的影响，广泛应用 于科学研究及军事领域伪装与反伪装侦察等技术研究中。 在短波红外波段，自然景物与人工物的光谱反射特性有相当大的差 异，因此利用短波红外光谱和图像，可为伪装与反伪装侦察技术研究提 供可靠的数据和手段。 短波红外图像在一定程度上可以弥补可见光和长波红外波段无法获 取的信息，对实现全波段无缝隙探测，获取目标全部信息有重要的价值。 目前，许多军用照射、探测设备多采用短波红外激光设备，而短波 红外的反射特性同可见光类似，因此，可通过短波红外波段的成像设备 实现相关激光的探测。 此外，夜天光中包含较多的短波红外成分，且其又存在较多的大气 窗口，故1~3m有望成为新的夜视成像波段。
光 云 凌
术 技
姬亚玲
短波红外国内外应用情况及趋势
凌云光技术集团科学图像业务部副总监
0
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InGaAs短波红外探测器的应用
白廷柱
tzhbai@bit.edu.cn
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1
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引言：短波红外的光学性质与特点
(b)仿真近红外图像
25
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2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
(a)地砖
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(b)杨树
术 技
(c)草地
(d)背景墙
(a)复杂场景仿真结果
(b)拍摄近红外图像
26
光电学院光电成像与信息工程研究所
短波红外探测器应用前景分析
1、短波红外成像光谱技术应用； 2、资源遥感、环保、农作物生长情况监测； 2、与短波红外激光匹配的短波红外成像制导； 3、人体血液的非接触测试分析。
仿真需求
目前实验室内的微光、中长波红外仿真研究已经开展了很多的研 究，形成了多种仿真设备和场景生成仿真软件，相关的工作在短波红 外波段则很少。随着短波红外探测器的发展及相关应用，针对短波红 外的研究将会越来越多，有关短波红外场景的实验室仿真需求已经开 始提出。
这种研究可以填补可见光和中长波红外探测的光谱空缺，实现在
可见光伪装基于短 波红外的识别度
C 2 C1 100% C1
短波红外图像 中伪装目标与 背景的对比度
13
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
草丛中的可见光迷彩服识别：
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14
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
草丛中的可见光迷彩服识别： M=267%
所有的大气红外透视窗口的无缝隙探测，对获取目标全部的信息有重 要的价值。此外，夜晚自然环境中的背景光辐射大部分都集中在短红
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外波段，在目标探测时利用短红外波段可实现全天候的探测。
22
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2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
反演反射率 反演模型建立 校正后的 可见光图像 可见光图像 灰度校正
术 技
12
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
伪装的可见光图像 可见光图像中伪装 目标的平均灰度
基于短波红外的伪装识别研究系统
伪装的短波红外图像 短波红外图像中伪 装目标的平均灰度
可见光图像中背 景的平均灰度
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M
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短波红外图像中 背景的平均灰度
可见光图像伪装目标 与背景的对比度
Evr vr (v) E0vr
Enir nir (v) E0nir
DN 'vr k Evr vr (v) Eovr DN 'nir k Enir nir (v) E0 nir
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(c)实拍近红外图像
(a)可见光图像
(b)仿真近红外图像
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黄色灌木中的黄色伪装网识别：
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
黄色灌木中的黄色伪装网识别： M=162%
0.40909
0.15577
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21
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2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
1.06382
0.2893
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15
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的可见光迷彩服识别：
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16
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的可见光迷彩服识别：M=360%
0.6
0.13043
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17
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的绿色伪装网识别：
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18
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
绿色植被中的绿色伪装网识别： M=282%
0.44186
0.11557
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USB2.0
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电源 致冷方式 采集接口 工作温度
12V-5A 非制冷
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重量 像素 帧速(fps) 外形尺寸
225g 320×256 60 50×50×50 m m3
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数据格式
14 bit
-40-70℃
11
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
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短波红外 假草灰度: 32 真草灰度: 69 对 比 度: 0.53623
8
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金属在短波红外下的图像
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9
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一组植物与伪装的光谱曲线 6
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
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7
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
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可见光
假草灰度: 107 真草灰度: 112 对 比 度: 0.04464
100
绿色草木
透 80 射 60 比 (%) 40
20
0
1
2
3
4
5
02 H20
C02 H20 C02 03
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6 7 8 9 10 11
12
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14
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15
混凝土
波长(μm)
暗绿色漆
C02
H20
吸收分子
C02 03
H20 C02
短红外波段最主要的辐射吸收来自于大气中的H2O，主要吸收带位于： 0.94μm、1.1μm、1.38μm和1.87μm。因此，可见光波段0.685μm~0.705μm、 0.73μm~0.755μm，短红外波段0.83μm~0.89μm、0.99μm~1.05μm 是比较理想 的大气窗口。此外，夜天光中含有较多的短波红外成分。 2
光 云 凌
术 技
3
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1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
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2016/11/2
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两种典型的可见光伪装
4
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
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用于建筑的伪装网
2016/11/2
术 技
用于野外的伪装网
5
光电学院光电成像与信息工程研究所
测量图像 采集试验
地物反射率数据
光 云 凌
不同材质分类 可见光与近红外 光谱转换模型 理想情况下 近红仿真图像 近红外场景图像
术 技
基于图论的 图像分割
可见光与近红外 太阳辐射照度
地物反射 特性分析
太阳辐射传输 过程分析
近红外图像 灰度校正
23
光电学院光电成像与信息工程研究所
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
2、基于可见光的景物短波红外仿真研究
Evr vr (v) E0vr
Enir nir (v) E0nir
DN 'vr k Evr vr (v) Eovr DN 'nir k Enir nir (v) E0 nir
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(c)实拍近红外图像
(a)可见光图像
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27
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Email：marketing@lusterinc.com TEL：010-52349500
QQ：2847243946
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T 2898m K
红 外
3 - 5 m
8-14 m
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夜视短波红外图像
复 现 可 见 光 图 像 细 节
夜视可见光图像
10
光电学院光电成像与信息工程研究所
1、基于短波红外光谱的隐身特性研究
Xenics公司的XS-FPA-1.7-320
传感器 工作波段 相机接口 InGaAs 0.9-1.7μm
光电学院光电成像与信息工程研究所
引言：短波红外的光学性质与特点
短波红外波段介于红外与可见光波段之间，具有穿透性好、对温度 不敏感等优点，能够较好的适应各种恶劣的天气条件的影响，广泛应用 于科学研究及军事领域伪装与反伪装侦察等技术研究中。 在短波红外波段，自然景物与人工物的光谱反射特性有相当大的差 异，因此利用短波红外光谱和图像，可为伪装与反伪装侦察技术研究提 供可靠的数据和手段。 短波红外图像在一定程度上可以弥补可见光和长波红外波段无法获 取的信息，对实现全波段无缝隙探测，获取目标全部信息有重要的价值。 目前，许多军用照射、探测设备多采用短波红外激光设备，而短波 红外的反射特性同可见光类似，因此，可通过短波红外波段的成像设备 实现相关激光的探测。 此外，夜天光中包含较多的短波红外成分，且其又存在较多的大气 窗口，故1~3m有望成为新的夜视成像波段。