基于液晶的光譜成像技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、基于液晶的光譜成像技術(shù)利用液晶材料的電控雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光譜掃描，采用面陣凝視成像方式，可獲取目標(biāo)的高空間分辨率和高光譜分辨率光譜圖像，并且該技術(shù)可使光譜成像系統(tǒng)具有較小的體積、重量和功耗，使用起來靈活方便，因此受到廣泛的關(guān)注。但是，與美國(guó)、日本等國(guó)家相比，目前國(guó)內(nèi)在液晶光譜成像關(guān)鍵技術(shù)的研究滯后得多，尚未實(shí)現(xiàn)液晶光譜成像關(guān)鍵器件（即液晶可調(diào)濾光片）的技術(shù)突破，大量液晶光譜成像技術(shù)的工程應(yīng)用性探索仍然需要從國(guó)外進(jìn)口關(guān)鍵器件。由于國(guó)外器件在

2、性能指標(biāo)、出門許可以及對(duì)二次開發(fā)的限制等因素的制約，在應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用方式和應(yīng)用效果等方面受到不同程度的限制，不能充分發(fā)揮液晶光譜成像技術(shù)本身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
　　本文首先基于連續(xù)彈性體理論，利用變分原理和差分迭代算法，對(duì)液晶材料在外加電場(chǎng)作用下的分子指向矢分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。根據(jù)在光斜入射情況下液晶器件的傳輸模型，數(shù)值模擬了斜入射情況下液晶器件的透過率角向分布，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了液晶器件的視角對(duì)稱性。在綜合考慮液晶可調(diào)濾光片光電性

3、能參數(shù)的基礎(chǔ)上，以改善視角特性、增大液晶可調(diào)濾光片的視場(chǎng)角為目的，提出了改進(jìn)型Lyot型液晶可調(diào)濾光片結(jié)構(gòu)，并對(duì)其透過光譜特性、重點(diǎn)對(duì)視角對(duì)稱性問題進(jìn)行了研究。
　　研制了分別在可見光波段、可見光-近紅外波段工作的兩種液晶可調(diào)濾光片，利用數(shù)據(jù)擬合方法得到了液晶可調(diào)濾光片的驅(qū)動(dòng)方程，實(shí)現(xiàn)了工作譜段和光譜掃描步長(zhǎng)的實(shí)時(shí)任意調(diào)整，提高了液晶可調(diào)濾光片應(yīng)用的靈活性和便宜性。
　　研制了通用型液晶光譜成像系統(tǒng)，通過開展空間分辨率測(cè)試、

4、環(huán)境溫度適應(yīng)性測(cè)試以及靜態(tài)光譜成像測(cè)試，檢驗(yàn)了該系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)、工作性能和可靠性。利用研制的液晶光譜成像系統(tǒng)，初步開展了機(jī)載遙感應(yīng)用研究，結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以適應(yīng)飛機(jī)振動(dòng)、高速運(yùn)動(dòng)、低溫環(huán)境和快速溫度變化等機(jī)載平臺(tái)環(huán)境，能夠可靠地獲得地面場(chǎng)景中不同物體的光譜圖像數(shù)據(jù)。利用光譜圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合光譜信息提取和目標(biāo)分類識(shí)別相關(guān)算法，可穩(wěn)定可靠地對(duì)地物進(jìn)行分類和辨識(shí)。
　　通過本文的探索和研究，逐步掌握了液晶光譜成像關(guān)鍵技術(shù)，基本解決了