MATLAB红外图像超分辨率算法研究+POCS算法(4)
现在，我们可以看到越来越多的高灵敏度，高分辨率的便携式热像仪应用在各种领域。从科学家到设备文修员，各种人士都在用热像仪。芯片的研究员用来测试芯片的热分布状况，光伏组件的质量工程师用来测试光伏组件的热斑以及组建的质量监控，设备工程师用来针对设备进行预防性检测等。
2.2 红外成像的工作原理以及组成部分
红外图像的成像机理与可见光图像不同，它是通过将红外探测器接收到的场景的红外辐射映射成灰度值，转化为红外图像，场景中某一部分的辐射强度越大，反映在图像中的这一部分的灰度值越高，也就越亮。除此之外，大气的状态（包括大气辐射、环境辐射以及辐射在传输过程中的衰减）也会对成像产生很大的影响。
红外传感器主要由光学系统、红外探测器、视频信号放大器3部分组成。它的工作过程是：红外辐射（目标、背景以及各种干扰辐射）经过大气衰减到达传感器的光学系统，经光学系统对红外辐射进行聚焦后进入红外探测器，红外探测器是红外成像系统的核心部件，起着将辐射通量转换成电信号的作用。探测器输出的电信号是相当微弱的，必须经过视频信号放大器的放大处理，最终将电信号转化为在显示器上的灰度图像[3]。
图2.1 红外成像系统的成像工作过程
2.3 红外成像系统的分类
红外成像系统可分为红外光学机械扫描型和红外凝视焦平面阵列型两种。
光机扫描型的扫描过程是一行一行进行的，红外探测器“视线”的摆动和移动由光学镜头和精密机械动作实现。这种成像方式有两条主要缺点：其一是扫描机构比较复杂，抗震能力差，易损；其二是成像速度慢，不利于跟踪超高速目标。
所谓凝视型成像系统，是指系统在所要求覆盖范围内，对目标成像是用红外探测器面阵充满物镜焦平面视场的方法来实现的。这种系统完全取消了光机扫描，采用元数足够多的探测器面阵，使探测器单元与系统观察范围内的目标元一一对应，使整个视场背景都可以被同时记录下来，形成视场内的红外成像。凝视成像系统的最大优点是取消了扫描机构，这不仅简化了结构，缩小了体积，给使用带来极大方便，更重要的是改善了系统的性能。一是提高了系统的灵敏度；一是最大限度地发挥探测器快速响应的特性。
2.4 红外探测器的分类
从不同的角度，可以把红外探测器分为不同的类型。
根据制造原理的不同，红外探测器可以分为利用热效应制成的热敏型红外探测器和利用固体的光子效应制成的光子（光电）型红外探测器两大类。
按照工作波段可以把红外探测器分为3种类型：SWIR（短波红外）探测器，工作于1~2.5um短波红外波段；MWIR（中波红外）探测器，工作于3~5um中波红外波段LWIR（长波红外）探测器，工作于8~14um长波红外波段。这些工作波段是由红外辐射的“大气窗口”波段所决定的。
按照总的发展趋势和工作方式，又可以将红外探测器件划分为两代：第一代红外探测器的特点是只将红外辐射信号转换成电信号，进一步的信号处理是由红外系统中的器件完成的；第二代红外探测器，即红外焦平面阵列探测器，其特点是采用IC（集成电路）技术将光敏元件以阵列形式与信号读出集成电路（ROIC）、信号处理芯片连在一起，通过ROIC多路传输，将探测器阵列的信号从空域到时域。