多光譜偏振成像偵察系統設計實現

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組成及工作原理，給出了系統軟硬件設計方法。實驗結果表明，數字量化調焦效果良好，為偏振圖像在線命令響應搭建了測試平臺。實際應用結果表明，該系統具有使用方便、成本低等優點，具有廣闊的應用前景。
關鍵詞：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相比，偏振成像偵察技術在識別偽裝目標、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勢。由于受到大氣、環境等因素的影響，對惡劣環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，以提高惡劣環境下遠距離目標的信噪比，加大探測距離，實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、長焦偏振光學系統設計等關鍵技術問題，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，在系統開機時設定系統的工作方式；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，單片機對變焦電路進行控制。同時，通過通信電路發送曝光時間調整命令至PC104，對曝光量進行調整，通過顯示模塊顯示當前相機狀態；當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據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、方便配線、散熱性好、電氣特性更好等優點，適合嵌入式控制領域，被大量用于車載系統、機載設備、電力控制、醫療儀器、智能交通、通信設備、視頻監控、軍用電子裝備等領域。