冷像是影响制冷型红外探测器成像质量的重要因素。虽然可以通过非均匀校正技术进行去除, 但当校正后的工作条件发生改变时, 冷像的影响又会显现出来。根据冷像产生的机理以及频率特点, 提出了一种基于时空估计的冷像校正算法。首先, 通过使用小波分解与重构对原始图像进行冷像噪声空间域估计; 然后, 利用自适应时域低通滤波获得冷像噪声的时间域估计; 最后, 利用原始图像与获得的冷像估计噪声做差完成校正过程。使用仿真和实际的红外图像序列进行实验, 结果表明所提算法能够有效地去除冷像噪声。

宽波段红外成像技术可以获取丰富的波段信息,在目标识别和频谱分析中具有独特的优势。设计了一种1.3～5 μm宽波段短中波红外光学系统,该光学系统采用二次成像设计,包括7块透镜和2片反射镜,其中使用了2片硅非球面和1片硒化锌基底衍射面用以校正像差和色差。利用光学设计软件给出了系统的光学参数和二维外形结构图,并且对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现在工作波段1.3～5 μm宽波段中成像,其F数为2,满足100%冷光阑效率。该系统结构紧凑,像质较好,能够实现宽波段成像要求。

基于斯特林制冷式4×288元光伏型碲镉汞二维探测器, 根据红外扫描成像系统原理, 设计了一个扫描型长波红外连续变焦光学系统。根据系统指标要求对光学指标进行分解计算及光学优化设计得到系统的光学参数和外形结构图, 并对扫描光学系统的冷反射进行分析优化。该光学系统采用三次成像的结构, 由变焦望远镜组、扫描摆镜、中继镜组、成像镜组4部分组成, 包含9片透镜和2片反射镜。为了降低校正色差成本, 系统使用了硫系玻璃镜片。光学仿真结果表明: 系统在耐奎斯特频率处的全视场光学传递函数大于035, 全视场畸变小于2%。最后, 对系统进行了成像实验验证, 结果表明: 该系统可以实现308～154 mm范围内连续变焦, 变焦过程中目标景物清晰, 细节分辨率高, 无冷反射现象出现, 该系统具有分辨率高、热灵敏度高、像质清晰等特点。

介绍了红外成像系统中冷反射形成的原因。通过对实际的光学系统的近轴光路分析,分析了在红外扫描成像系统中容易出现冷反射的两种主要情形,描述了针对这两种主要的冷反射,在光学系统的设计中,所采取的抑制冷反射的措施。最后根据光学系统的设计实例,分析了镀膜对冷反射的影响,给出透镜镀制不同反射率的膜层时,该光学系统中冷反射的计算及分析数据。