[发明专利]一种点目标探测型红外TDI探测器像元排列设计方法

说明书

本发明涉及红外探测器像元设计方法技术领域，公开了一种点目标探测型红外TDI探测器像元排列设计方法；本发明点目标探测型红外TDI探测器像元排列设计方法从红外点目标探测系统的时域响应出发，通过探测系统各部分时域的点扩散函数以及线扩展函数建立整个TDI型红外点目标探测成像系统模型；之后在该模型的基础上从点目标采样理论和实际TDI探测器制作工艺等方面着手，给出该类型探测器沿线列以及沿扫描方向上像元尺寸和间距与点目标探测性能之间的相互关系；最后通过引入单采样间隔内点目标能量相应期望值等点探测性能指标，以此得到最佳的探测器像元排列设计方法。

技术领域

本发明涉及红外探测器像元设计方法技术领域，特别是一种点目标探测型红外TDI探测器像元排列设计方法。

背景技术

由于红外探测器相邻像元串音方面问题相对可见光探测器而言大得多，且对于模拟TDI探测器而言其戽链结构也会产生一部分的串音，因而在设计红外TDI探测器时需要保留一定的间距来减小串音。但是对于红外点目标探测系统而言，由此不仅会导致成像系统分辨率的下降，更加会降低对所观测的目标的探测能力，因此需要采用特殊的像元排列设计和应用手段来弥补该问题。

发明内容

本发明的目的在于从红外点目标探测系统的时域响应出发，通过探测系统各部分时域的点扩散函数以及线扩展函数建立整个TDI型红外点目标探测成像系统模型；之后在该模型的基础上从点目标采样理论和实际TDI探测器制作工艺等方面着手，给出该类型探测器沿线列以及沿扫描方向上像元尺寸和间距与点目标探测性能之间的相互关系；最后通过引入单采样间隔内点目标能量相应期望值等点探测性能指标，以此得到最佳的探测器像元排列设计方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种点目标探测型红外TDI探测器像元排列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将整个红外TDI点目标探测系统的系统模型在时域中进行分解，得到TDI扫描型红外TDI点目标检测系统在沿扫描方向上和沿线列方向上点目标经过光学系统、探测器像元孔径以及扫描成像并最终采样后输出的信号表达式；

步骤2：引入单个采样间隔内探测器获得的点目标能量的数学期望和方差：E(Φ)和D(Φ)，以此来评估像元排列设计对点目标能量的响应高低和稳定性；

步骤3：根据步骤1与步骤2中像元排列的尺寸与间距对点目标探测系统的影响模型以及相应的评价标准对TDI点目标探测系统的探测能力进行分析，得到最佳的探测器像元排列尺寸与排列组合。

优选地，所述步骤1中在沿扫描方向上，对于TDI扫描型红外TDI点目标检测系统而言，点目标经过光学系统、探测器像元排列孔径和扫描积分并最终采样后，其最终输出的信号模型表达式为：

其中G_o(x)为探测器最终获得的点目标图像信息，P_t(x)是包含点目标的目标场景，PSF_opt(x)是光学系统的点扩散函数，L_apt(x)是红外TDI探测器扫描方向上的像元几何孔径函数，L_int(x)是探测器沿扫描方向上的扫描积分孔径函数，comb函数为像元采样的梳状函数。

优选地，所述步骤1中在沿线列方向上，点目标经过光学系统、探测器像元孔径并最终采样后，其输出的信号表达式为：

其中，L_apt(y)是红外TDI探测器扫描方向上的像元几何孔径函数。

优选地，所述步骤2中探测器在单个采样间隔内获得的点目标能量的期望值E(Φ)为：