基于液晶的光譜成像技術及其應用研究.pdf

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

2、性能指標、出門許可以及對二次開發(fā)的限制等因素的制約，在應用領域、應用方式和應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本身的特點和優(yōu)勢。
　　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，對液晶材料在外加電場作用下的分子指向矢分布進行了數(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，在此基礎上重點分析了液晶器件的視角對稱性。在綜合考慮液晶可調(diào)濾光片光電性

3、能參數(shù)的基礎上，以改善視角特性、增大液晶可調(diào)濾光片的視場角為目的，提出了改進型Lyot型液晶可調(diào)濾光片結(jié)構(gòu)，并對其透過光譜特性、重點對視角對稱性問題進行了研究。
　　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)動方程，實現(xiàn)了工作譜段和光譜掃描步長的實時任意調(diào)整，提高了液晶可調(diào)濾光片應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試、

4、環(huán)境溫度適應性測試以及靜態(tài)光譜成像測試，檢驗了該系統(tǒng)的主要技術指標、工作性能和可靠性。利用研制的液晶光譜成像系統(tǒng)，初步開展了機載遙感應用研究，結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以適應飛機振動、高速運動、低溫環(huán)境和快速溫度變化等機載平臺環(huán)境，能夠可靠地獲得地面場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分類識別相關算法，可穩(wěn)定可靠地對地物進行分類和辨識。
　　通過本文的探索和研究，逐步掌握了液晶光譜成像關鍵技術，基本解決了