多光谱偏振成像侦察系统设计实现

摘要：介绍了以STC89C52RC为核心的电动变焦、对焦、变光圈以及以PC104为平台的图像处理多光谱偏振成像侦察系统组成及工作原理，给出了系统软硬件设计方法。实验结果表明，数字量化调焦效果良好，为偏振图像在线命令响应搭建了测试平台。实际应用结果表明，该系统具有使用方便、成本低等优点，具有广阔的应用前景。
关键词：偏振成像；侦察系统；STC89C52；多光谱成像

0 引言
与常规光强度成像探测技术相比，偏振成像侦察技术在识别伪装目标、目标细节特征获取、抑制大气背景噪声和提高目标探测距离等方面具有明显优势。由于受到大气、环境等因素的影响，对恶劣环境下的远距离目标成像中的常规光强度成像方式存在探测距离近、识别伪装效果差、去雾能力弱等不足，难以适应现代战争作战要求，急需研究新的成像侦察技术，以提高恶劣环境下远距离目标的信噪比，加大探测距离，实现对目标的有效侦察。
本文设计的系统主要解决电控变焦、多偏振方向快速准确定位、长焦偏振光学系统设计等关键技术问题，研制多光谱偏振成像侦察系统，应用于远距离目标的侦察。

1 系统组成及工作原理
该系统由微控制器、图像采集、串口通信、图像处理和上位机显示等几部分组成，如图1所示。

本设计以单片机为主控芯片，以PC104平台为上位机，完成电子对焦、调焦、变光圈、数据处理、显示、通信等功能。系统的工作流程如下：首先，在系统开机时设定系统的工作方式；然后，通过操作面板上的变焦、对焦和变光圈的控制按钮，输入给单片机，单片机对变焦电路进行控制。同时，通过通信电路发送曝光时间调整命令至PC104，对曝光量进行调整，通过显示模块显示当前相机状态；当偏振图像符合要求时，通过操作面板上的图像处理和保存功能将采集和处理的数据通过存储电路存储到16 GB的FLASH中。
1．1 PC104模块
PC104嵌入式计算机诞生于20世纪80年代末，1992年被正式接纳为IEEE P996．1标准。它在90 mm×96 mm的规格上集成了，PC的大部分功能，一方面继承所有PC资源，另一方面又对普通PC加以改革和重新规划，具有体积小、功耗低、工作温度宽、可靠性高等特点以及系统抗振性强、支持带电拔插、可维护性高、支持后I／O板走线、方便配线、散热性好、电气特性更好等优点，适合嵌入式控制领域，被大量用于车载系统、机载设备、电力控制、医疗仪器、智能交通、通信设备、视频监控、军用电子装备等领域。