多光譜偏振成像偵察系統設計實(shí)現

摘要：介紹了以STC89C52RC為核心的電動(dòng)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組成及工作原理，給出了系統軟硬件設計方法。實(shí)驗結果表明，數字量化調焦效果良好，為偏振圖像在線(xiàn)命令響應搭建了測試平臺。實(shí)際應用結果表明，該系統具有使用方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應用前景。
關(guān)鍵詞：偏振成像；偵察系統；STC89C52；多光譜成像

0 引言
與常規光強度成像探測技術(shù)相比，偏振成像偵察技術(shù)在識別偽裝目標、目標細節特征獲取、抑制大氣背景噪聲和提高目標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)境下的遠距離目標成像中的常規光強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，難以適應現代戰爭作戰要求，急需研究新的成像偵察技術(shù)，以提高惡劣環(huán)境下遠距離目標的信噪比，加大探測距離，實(shí)現對目標的有效偵察。
本文設計的系統主要解決電控變焦、多偏振方向快速準確定位、長(cháng)焦偏振光學(xué)系統設計等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研制多光譜偏振成像偵察系統，應用于遠距離目標的偵察。

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

本設計以單片機為主控芯片，以PC104平臺為上位機，完成電子對焦、調焦、變光圈、數據處理、顯示、通信等功能。系統的工作流程如下：首先，在系統開(kāi)機時(shí)設定系統的工作方式；然后，通過(guò)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，單片機對變焦電路進(jìn)行控制。同時(shí)，通過(guò)通信電路發(fā)送曝光時(shí)間調整命令至PC104，對曝光量進(jìn)行調整，通過(guò)顯示模塊顯示當前相機狀態(tài)；當偏振圖像符合要求時(shí)，通過(guò)操作面板上的圖像處理和保存功能將采集和處理的數據通過(guò)存儲電路存儲到16 GB的FLASH中。
1．1 PC104模塊
PC104嵌入式計算機誕生于20世紀80年代末，1992年被正式接納為IEEE P996．1標準。它在90 mm×96 mm的規格上集成了，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加以改革和重新規劃，具有體積小、功耗低、工作溫度寬、可靠性高等特點(diǎn)以及系統抗振性強、支持帶電拔插、可維護性高、支持后I／O板走線(xiàn)、方便配線(xiàn)、散熱性好、電氣特性更好等優(yōu)點(diǎn)，適合嵌入式控制領(lǐng)域，被大量用于車(chē)載系統、機載設備、電力控制、醫療儀器、智能交通、通信設備、視頻監控、軍用電子裝備等領(lǐng)域。