多光譜偏振成像偵察系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

摘要：介紹了以STC89C52RC為核心的電動變焦、對焦、變光圈以及以PC104為平臺的圖像處理多光譜偏振成像偵察系統(tǒng)組成及工作原理，給出了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方法。實驗結(jié)果表明，數(shù)字量化調(diào)焦效果良好，為偏振圖像在線命令響應(yīng)搭建了測試平臺。實際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有使用方便、成本低等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：偏振成像；偵察系統(tǒng)；STC89C52；多光譜成像

0 引言
與常規(guī)光強(qiáng)度成像探測技術(shù)相比，偏振成像偵察技術(shù)在識別偽裝目標(biāo)、目標(biāo)細(xì)節(jié)特征獲取、抑制大氣背景噪聲和提高目標(biāo)探測距離等方面具有明顯優(yōu)勢。由于受到大氣、環(huán)境等因素的影響，對惡劣環(huán)境下的遠(yuǎn)距離目標(biāo)成像中的常規(guī)光強(qiáng)度成像方式存在探測距離近、識別偽裝效果差、去霧能力弱等不足，難以適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)要求，急需研究新的成像偵察技術(shù)，以提高惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離目標(biāo)的信噪比，加大探測距離，實現(xiàn)對目標(biāo)的有效偵察。
本文設(shè)計的系統(tǒng)主要解決電控變焦、多偏振方向快速準(zhǔn)確定位、長焦偏振光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)問題，研制多光譜偏振成像偵察系統(tǒng)，應(yīng)用于遠(yuǎn)距離目標(biāo)的偵察。

1 系統(tǒng)組成及工作原理
該系統(tǒng)由微控制器、圖像采集、串口通信、圖像處理和上位機(jī)顯示等幾部分組成，如圖1所示。

本設(shè)計以單片機(jī)為主控芯片，以PC104平臺為上位機(jī)，完成電子對焦、調(diào)焦、變光圈、數(shù)據(jù)處理、顯示、通信等功能。系統(tǒng)的工作流程如下：首先，在系統(tǒng)開機(jī)時設(shè)定系統(tǒng)的工作方式；然后，通過操作面板上的變焦、對焦和變光圈的控制按鈕，輸入給單片機(jī)，單片機(jī)對變焦電路進(jìn)行控制。同時，通過通信電路發(fā)送曝光時間調(diào)整命令至PC104，對曝光量進(jìn)行調(diào)整，通過顯示模塊顯示當(dāng)前相機(jī)狀態(tài)；當(dāng)偏振圖像符合要求時，通過操作面板上的圖像處理和保存功能將采集和處理的數(shù)據(jù)通過存儲電路存儲到16 GB的FLASH中。
1．1 PC104模塊
PC104嵌入式計算機(jī)誕生于20世紀(jì)80年代末，1992年被正式接納為IEEE P996．1標(biāo)準(zhǔn)。它在90 mm×96 mm的規(guī)格上集成了，PC的大部分功能，一方面繼承所有PC資源，另一方面又對普通PC加以改革和重新規(guī)劃，具有體積小、功耗低、工作溫度寬、可靠性高等特點以及系統(tǒng)抗振性強(qiáng)、支持帶電拔插、可維護(hù)性高、支持后I／O板走線、方便配線、散熱性好、電氣特性更好等優(yōu)點，適合嵌入式控制領(lǐng)域，被大量用于車載系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、電力控制、醫(yī)療儀器、智能交通、通信設(shè)備、視頻監(jiān)控、軍用電子裝備等領(lǐng)域。