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第一章 基础理论 1

1.1 电磁波谱与红外辐射 1

1.1.1 红外辐射的发现 1

1.1.2 电磁波谱 1

1.1.3 电磁波表示 2

1.1.4 红外光谱 3

1.2 红外辐射理论 5

1.2.1 普朗克公式 5

1.2.2 斯芯藩—玻耳兹曼定律 11

1.2.3 维恩位移定律 12

1.3 黑体辐射的简易计算 15

1.3.1 f（λT）＝Mλ/Mλm函数 15

1.3.2 F（λT）λ＝M0～λ/M0～∞函数 16

1.4 红外传输理论 19

1.4.1 大气的吸收 19

1.4.2 大气的散射 24

1.5 红外与微光探测理论 29

1.5.1 光电导效应 30

1.5.2 光伏效应 34

1.5.3 温差电效应 35

1.5.4 热释电效应 36

1.5.5 光电转换定律 37

1.6 噪声理论 37

1.6.1 噪声源 38

1.6.2 热噪声 38

1.6.3 1/f噪声 40

1.6.4 产生—复合噪声 40

1.6.5 散粒噪声 42

1.6.6 背景辐射噪声 42

1.6.7 晶体管噪声 44

1.6.8 变压器噪声 46

1.6.9 值得注意的几个问题 46

习题 47

参考文献 47

第二章 红外辐射源 48

2.1 自然红外辐射源 48

2.1.1 太阳辐射 48

2.1.2 月球及其他恒星、行星的辐射 51

2.1.3 地面和云层的辐射 52

2.1.4 天空的辐射 54

2.2 实验室和工业用辐射源 58

2.2.1 绝对黑体 58

2.2.2 其他辐射源 63

2.3 飞行体与运载工具 68

2.3.1 飞机的辐射 68

2.3.2 火箭的辐射 71

2.3.3 坦克的辐射 71

2.3.4 火炮的辐射 72

2.4 红外激光源 74

2.4.1 钇铝柘榴石（Nd:YAG）激光器 75

2.4.2 半导体激光器 76

2.4.3 CO2激光器 78

2.4.4 染料激光器 79

2.4.5 化学激光器 81

2.5 红外发光二极管 84

2.5.1 红外发光二极管的结构 84

2.5.2 典型的红外发光二极管 85

2.5.3 新型的红外发光二极管 89

习题 91

参考文献 91

第三章 红外探测器 92

3.1 红外探测器的发展概述 92

3.1.1 红外探测器的发展 92

3.1.2 红外探测器的分类 95

3.2 红外探测器的性能参数 100

3.2.1 探测器的主要工作条件 100

3.2.2 红外探测器的性能参数 101

3.2.3 红外探测器性能参数的测量 106

3.3 典型的光子红外探测器 111

3.3.1 InGaAs探测器 111

3.3.2 InSb探测器 124

3.3.3 HgCdTe探测器 132

3.4 新型红外探测器件与技术 148

3.4.1 量子阱红外探测器 148

3.4.2 红外单光子探测器 156

3.4.3 双／多光子红外探测 164

3.4.4 多／超光谱探测 169

3.4.5 探测红限的Franz-Keldysh偏移 177

习题 182

参考文献 183

第四章 热像技术 190

4.1 概述 190

4.2 热探测器的基本工作原理 192

4.2.1 基本工作原理 192

4.2.2 传热机理分析 194

4.3 几种常见的热探测器 197

4.3.1 热敏电阻型热探测器 197

4.3.2 热释电型探测器 209

4.3.3 热电堆红外探测器 221

4.4 热探测器器件及热像仪性能分析与比较 222

4.4.1 热探测器器件及热像仪性能分析 222

4.4.2 热探测器器件性能比较 227

4.5 发展趋势 229

习题 233

参考文献 233

第五章 IR图像处理的水平集方法和数值计算 236

5.1 水平集方法 236

5.2 数值计算 240

5.2.1 控制方程的差分格式 240

5.2.2 窄代法 242

5.3 符号距离函数的生成 244

5.3.1 快速行进法 244

5.3.2 源点扫描法 246

5.4 基于Mumford-Shah模型的水平集方法 248

5.4.1 C-V模型 249

5.4.2 多相位C-V模型 254

5.4.3 多相位阶次C-V模型 256

5.4.4 二值Mumford-Shah模型 260

5.5 C-V模型在红外图像处理中的应用 263

参考文献 265

第六章 红外图像融合处理 268

6.1 图像融合的基本概念 268

6.1.1 图像融合的定义与层次 268

6.1.2 图像融合效果的评价 271

6.1.3 常用图像融合方法分析 278

6.1.4 图像融合的应用 280

6.2 可见光与红外图像的融合 281

6.3 红外中、长波段图像的融合 284

6.3.1 红外中、长波段图像的目标特征比较分析 284

6.3.2 基于粗糙集的中、长波段图像的融合 285

6.3.3 基于极大值的中、长波段图像的融合 294

6.4 红外中波细分波段图像的融合 294

6.4.1 红外中波细分波段图像特征比较分析 294

6.4.2 基于小波包变换的中波细分图像的融合 296

6.5 红外短、长波段图像的融合 302

6.5.1 拉普拉斯金字塔算法 302

6.5.2 融合规则的确定及融合结果分析 304

习题 305

参考文献 305

第七章 制冷技术 308

7.1 概述 308

7.2 液态制冷 309

7.2.1 杜瓦瓶的工作原理 309

7.2.2 杜瓦瓶的分类 310

7.2.3 杜瓦瓶研究发展 311

7.2.4 杜瓦瓶的应用状况 312

7.3 半导体制冷 314

7.3.1 半导体制冷技术中的基本效应 315

7.3.2 半导体制冷的工作原理 317

7.3.3 半导体制冷在红外技术中的应用 318

7.3.4 半导体制冷的发展 319

7.4 辐射制冷 320

7.4.1 W型和L型辐射制冷器 321

7.4.2 G型辐射制冷器 323

7.4.3 辐射制冷研究应用状况 325

7.5 斯特林制冷 327

7.5.1 斯特林制冷机的工作原理 327

7.5.2 斯特林制冷机的分类 327

7.5.3 斯特林制冷机的发展及研究现状 332

7.6 其他方式的制冷 334

7.6.1 微型节流制冷 334

7.6.2 脉冲管制冷 338

习题 340

参考文献 340

第八章 红外技术应用 342

8.1 化学腐蚀中的红外监测 342

8.1.1 化学腐蚀区热场的实时监测 342

8.1.2 基片化学刻蚀面粗糙度的红外实时监测 353

8.1.3 腐蚀反应启动时长的红外测定 356

8.2 激光微细加工区的红外辐射测温 360

8.2.1 激光微细加工及其温度测量的意义 360

8.2.2 微小激光曝光区温度测量的原理、装置和难点 362

8.2.3 点扩展函数与激光曝光区温度测量的空间分辨能力 365

8.2.4 脉冲激光曝光区骤变温度场的测量 368

8.3 红外制导 370

8.3.1 制导的基础知识 370

8.3.2 红外激光制导 385

8.3.3 红外末敏制导 401

8.4 军用红外夜视 407

8.5 红外对抗 412

8.5.1 红外有源干扰 412

8.5.2 红外无源干扰 418

8.6 红外热成像技术最新应用 420

8.6.1 医疗应用领域 421

8.6.2 设备故障检测 425

8.6.3 能耗审核与房屋检修领域热成像技术 426

8.6.4 灾难预警与观测 429

参考文献 430

第九章 微光技术与应用 434

9.1 微光探测器件及最新进展 434

9.1.1 光电倍增管 434

9.1.2 微通道板电子倍增器 438

9.1.3 光纤传像元件特性参数及应用 442

9.1.4 微光像增强器 443

9.2 微光探测系统 455

9.2.1 直视微光成像系统 455

9.2.2 微光电视系统 463

9.2.3 CCD微光摄像机 469

9.2.4 成像光子计数探测系统 472

习题 474

参考文献 474