第1章 光電系統(tǒng)設(shè)計
1.1 引言
1.2 系統(tǒng)設(shè)計的原理
1.2.1 定義
1.2.2 設(shè)計過程
1.2.3 設(shè)計的先決條件
1.2.4 產(chǎn)品研發(fā)方法
1.2.5 壽命周期
1.2.6 在研發(fā)中的并行的活動
1.2.7 技術(shù)指標
1.2.8 性能測度和指標值
1.2.9 評值體系和設(shè)計選擇
1.2.10 設(shè)計中的假設(shè)
1.2.11 設(shè)計過程回顧
1.3 光電系統(tǒng)和系統(tǒng)設(shè)計
1.3.1 光電系統(tǒng)的定義
1.3.2 光電系統(tǒng)級設(shè)計
1.3.3 光電系統(tǒng)建模和仿真
1.4 結(jié)論
參考文獻
第2章 輻射度學(xué)基礎(chǔ)
2.1 注解
2.2 引言
2.3 輻射度學(xué)術(shù)語
2.3.1 量的定義
2.3.2 輻射度量量的性質(zhì)
2.3.3 光譜量
2.3.4 材質(zhì)特性
2.4 線性角
2.5 立體角
2.5.1 幾何和投影立體角
2.5.2 錐體的幾何立體角
2.5.3 錐體的投影立體角
2.5.4 矩形平面的幾何立體角
2.5.5 矩形平面的投影立體角
2.5.6 立體角的近似
2.5.7 球面的投影面積
2.5.8 球面的投影立體角
2.6 輻射度和通量傳輸
2.6.1 輻射度（面輻射強度）的守恒
2.6.2 輻射通量通過無損介質(zhì)的傳輸
2.6.3 經(jīng)過有損耗介質(zhì)的輻射通量傳輸
2.6.4 任意形狀的源和接收器
2.6.5 多光譜輻射通量傳輸
2.7 朗伯輻射體和投影立體角
2.8 空間觀察因子或結(jié)構(gòu)因子
2.9 輻射體的形狀
2.9.1 圓盤
2.9.2 球面
2.1 0光度學(xué)和顏色
2.1 0.1 光度學(xué)單位
2.1 0.2 眼睛的光譜響應(yīng)
2.1 0.3 轉(zhuǎn)換到光度學(xué)單位
2.1 0.4 顏色坐標簡介
2.1 0.5 顏色坐標對源的光譜的敏感性
參考文獻
習題
第3章 源
3.1 普朗克輻射體
3.1.1 普朗克輻射定律
3.1.2 維恩位移定律
3.1.3 斯忒藩一玻耳茲曼定律
3.1.4 普朗克定律累加近似
3.1.5 普朗克定律小結(jié)
3.1.6 常見物體的熱輻射
3.2 發(fā)射率
3.2.1 基爾霍夫定律
3.2.2 源和接收器之間的輻射通量的傳輸
3.2.3 灰體和選擇性輻射體
3.2.4 低發(fā)射率表面的輻射
3.2.5 腔的發(fā)射率
3.3 黑體前面的口徑板
3.4 表面方向性反射
3.4.1 粗糙度和尺度
3.4.2 反射幾何
3.4.3 光學(xué)平滑表面的反射
3.4.4 菲涅爾反射
3.4.5 雙向反射分布函數(shù)
3.5 方向性發(fā)射率
3.6 自然界中的方向性反射率和發(fā)射率
3.7 太陽
參考文獻
習題
第4章 光學(xué)介質(zhì)
4.1 概述
4.2 光學(xué)介質(zhì)
4.2.1 有損介質(zhì)
4.2.2 路徑輻射
4.2.3 對比度降低的一般規(guī)律
4.2.4 光學(xué)厚度
4.2.5 氣體輻射體源
4.3 不均勻的介質(zhì)和離散坐標
4.4 等效透過率
4.5 透過率作為距離的函數(shù)
4.6 大氣作為介質(zhì)
4.6.1 大氣組分和衰減
4.6.2 大氣分子吸收
4.6.3 大氣氣溶膠和散射
4.6.4 大氣透過窗口
4.6.5 大氣路徑面輻射強度
4.6.6 路徑面輻射強度的實際結(jié)果
4.6.7 在地球上向上和向下觀察
4.6.8 大氣水蒸氣組分
4.6.9 大氣中的對比度透過率
4.6.1 0氣象距離和氣溶膠散射
4.7 大氣輻射傳輸代碼
4.7.1 概述
4.7.2 MODTRANTM
參考文獻
習題
第5章 光學(xué)探測器
5.1 歷史回顧
5.2 探測過程概述
5.2.1 熱探測器
5.2.2 光子探測器
5.2.3 歸一化響應(yīng)率
5.2.4 探測器結(jié)構(gòu)
5.3 噪聲
5.3.1 噪聲功率譜密度
5.3.2 約翰遜噪聲
5.3.3 散彈噪聲
5.3.4 產(chǎn)生一復(fù)合噪聲
5.3.5 1／廠噪聲
5.3.6 溫度起伏噪聲
5.3.7 接口電子噪聲
5.3.8 成像系統(tǒng)中的噪聲考慮
5.3.9 信號通量起伏噪聲
5.3.1 0背景輻射通量起伏噪聲
5.3.1 1探測器噪聲等效功率和探測率
5.3.1 2合成功率譜密度
5.3.1 3噪聲等效帶寬
5.3.1 4時間一帶寬積
5.4 熱探測器
5.4.1 工作原理
5.4.2 熱探測器響應(yīng)率
5.4.3 電阻微測輻射熱計
5.4.4 熱釋電探測器
5.4.5 熱電探測器
5.4.6 光子一噪聲限工作方式
5.4.7 溫度起伏噪聲限工作方式
5.5 晶體材料的特性
5.5.1 晶狀結(jié)構(gòu)
5.5.2 能帶中電子的出現(xiàn)率
5.5.3 能帶中的電子密度
5.5.4 半導(dǎo)體帶結(jié)構(gòu)
5.5.5 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體
5.5.6 本征和非本征半導(dǎo)體材料
5.5.7 光子一電子交互作用
5.5.8 半導(dǎo)體中的光吸收
5.5.9 重要的半導(dǎo)體中的物理參數(shù)
5.6 光子探測過程概述
5.6.1 光子探測器工作原理
5.6.2 載流子和電流在半導(dǎo)體材料中的流動
5.6.3 光子吸收和多數(shù)／少數(shù)載流子
5.6.4 量子效率
5.7 探測器制冷
5.8 光導(dǎo)探測器
5.8.1 引言
5.8.2 光導(dǎo)探測器信號
5.8.3 光導(dǎo)探測器的偏壓電路
5.8.4 光導(dǎo)探測器的頻率響應(yīng)
5.8.5 光導(dǎo)探測器中的噪聲
5.9 光伏探測器
5.9.1 光伏探測器工作
5.9.2 二極管電流一電壓關(guān)系
5.9.3 光伏探測器的偏置結(jié)構(gòu)
5.9.4 光伏探測器的頻率響應(yīng)
5.9.5 光伏探測器中的噪聲
5.9.6 探測器性能建模
5.1 0探測器技術(shù)對紅外系統(tǒng)的影響
參考文獻
習題
第6章 傳感器
6.1 概述
6.2 對一個傳感器的剖析
6.3 光學(xué)系統(tǒng)概述
6.3.1 光學(xué)元件
6.3.2 一階光線追跡
6.3.3 光瞳、孔徑、光闌和f一數(shù)
6.3.4 光學(xué)傳感器空間角
6.3.5 擴展目標和點目標物體
6.3.6 光學(xué)像差
6.3.7 光學(xué)點擴展函數(shù)
6.3.8 光學(xué)系統(tǒng)
6.3.9 非球面透鏡
6.3.1 0平行光管的輻射度學(xué)
6.4 光譜濾光片
6.5 一種簡單的傳感器模型
6.6 傳感器信號計算
6.6.1 探測器信號
6.6.2 源的面積的變化
6.6.3 復(fù)雜源
6.7 信號噪聲基準面
6.8 傳感器光學(xué)吞吐量
參考文獻
習題
第7章 輻射度學(xué)方法
7.1 性能指標（性能測度）
7.1.1 性能指標的作用
7.1.2 一般定義
7.1.3 常用的性能指標
7.2 歸一化
7.2.1 立體角和空間歸一化
7.2.2 有效值歸一化
7.2.3 峰值歸一化
7.2.4 加權(quán)映射
7.3 光譜失配
7.4 光譜卷積
7.5 距離方程
7.6 一個圖像中的像素輻射通量密度
7.7 對比度差
7.8 脈沖檢測和虛警率
7.9 驗核方法
參考文獻
習題
第8章 光學(xué)特征
8.1 光學(xué)特征的模型
8.2 有關(guān)光學(xué)特征的一般性注解
8.3 反射特征
8.4 熱輻射體建模
8.4.1 發(fā)射率估計
8.4.2 面積估計
8.4.3 溫度估計
8.5 測量數(shù)據(jù)分析
8.6 案例研究：高溫火焰測量
8.7 案例研究：低發(fā)射率表面測量
8.8 案例研究：云建模
8.8.1 測量
8.8.2 模型
8.8.3 對云特征的相對貢獻
8.9 案例研究：對比度反轉(zhuǎn)／溫度交叉
8.10 案例研究：熱透明的涂料
8.11 案例研究：太陽閃爍
參考文獻
習題
第9章 光電系統(tǒng)分析
9.1 案例研究：火焰?zhèn)鞲衅?br /> 9.2 案例研究：物體在一幅圖像中的表觀
9.3 案例研究：太陽能電池分析
9.3.1 觀察
9.3.2 分析
9.4 案例研究：激光測距機距離方程
9.4.1 噪聲等效輻射通量密度
9.4.2 信號輻射通量密度
9.4.3 朗伯目標反射
9.4.4 天空背景中的朗伯目標
9.4.5 地形背景中的朗伯體
9.4.6 探測距離
9.4.7 計算實例
9.4.8 鏡面反射表面
9.5 案例研究：熱成像傳感器模型
9.5.1 電子參數(shù)
9.5.2 采用D*表示的噪聲
9.5.3 入瞳孔徑中的噪聲
9.5.4 物平面中的噪聲
9.5.5 實例計算
9.6 案例研究：大氣和熱像儀靈敏度
9.7 案例研究：紅外傳感器輻射度學(xué)
9.7.1 在探測器上的輻射通量
9.7.2 聚焦光學(xué)系統(tǒng)
9.7.3 離焦光學(xué)
9.8 案例研究：本生燈火焰特性
9.8.1 數(shù)據(jù)分析工作流
9.8.2 儀表標定
9.8.3 測量
9.8.4 成像攝像機面輻射強度的結(jié)果
9.8.5 成像攝像機火焰面積結(jié)果
9.8.6 火焰動力學(xué)
9.8.7 熱電偶火焰溫度結(jié)果
參考文獻
習題
第lO章 黃金法則
10.1 輻射度量計算的*佳做法
10.2 從**原理出發(fā)
10.3 理解面輻射強度、面積和立體角
10.4 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
10.5 采用基本的SI單位處理問題
10.6 完成量綱分析
10.7 繪圖
10.8 理解π的作用
10.9 簡化空間積分
10.10 采用圖形繪出中間結(jié)果
10.11 采用適當?shù)拇�碼編寫
10.12 驗核和校核
10.13 一次做對
參考文獻
附錄A 參考信息
參考文獻
附錄B 紅外場景仿真
B.1 概述
B.2 仿真作為知識管理工具
B.3 仿真驗核框架
B.4 光學(xué)特征渲染
B.4.1 圖像渲染
B.4.2 渲染方程
B.5 超采樣和混淆效應(yīng)
B.6 太陽反射、天空背景和顏色比
參考文獻
附錄C 多維光線追跡
附錄D 數(shù)值求解方法
D.1 引言
D.2 需求
D.3 作為計算器的Matlab@和PythonTM
D.3.1 Matlab@
D.3.2 Numpy和Scipy
D.3.3 Matlab@和PythonTM用于輻射度學(xué)計算
D.3.4 pymdi工具箱
D.4 Helper函數(shù)
D.4.1 普朗克輻射出射度函數(shù)
D.4.2 光譜濾光片函數(shù)
D.4.3 光譜探測器函數(shù)
D.5 完整的實例
D.5.1 在Matlab@中實現(xiàn)的火焰?zhèn)鞲衅?br /> D.5.2 采用PythonTM語言編寫的火焰探測器程序
D.5.3 在PythonTM中一幅圖像中物體的表觀
D.5.4 PythonTM中顏色坐標系計算
D.5.5 在Matlab@中計算火焰面積
D.5.6 在PythonTM中求解距離方程
D.5.7 脈沖檢測和虛警率計算
D.5.8 采用Matlab@進行平板的空間積分
參考文獻
附錄E 習題選解
E.1 立體角定義
E.2 立體角近似
E.3 立體角應(yīng)用（問題2.4 ）
E.4 通量傳輸應(yīng)用
E.5 簡單的探測器系統(tǒng)（問題6.2 ）
E.6 觀察云的InSb探測器（問題8.2 ）
E.7 傳感器優(yōu)化（問題9.1 ）
附錄F 補充閱讀和歸屬權(quán)
F.1 補充閱讀
F.2 歸屬權(quán)
參考文獻