点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义.在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响.传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性.考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程.为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据.     

红外搜索跟踪系统对机动目标的跟踪算法研究

红外搜索跟踪系统(IRST)只能得到目标的角度,目标的精确三维运动方程难以建立,因此对机动目标进行跟踪尤为困难.提出了适合红外搜索跟踪系统的纯角度交互式多模型(IMM)定向跟踪算法,并和基于单一模型的卡尔曼滤波做了仿真对比,仿真结果表明了所提出的算法较卡尔曼滤波在性能上有很大提高,能够很好地跟踪机动目标.     

基于DSP+FPGA的红外多目标检测系统设计

以高性能数字信号处理器(DSP)为核心,现场可编程门阵列(FPGA)为协处理器,设计了一种红外实时多目标检测系统.针对目标数目不定和位置不定的任务需求,利用灰度形态学滤波抑制背景,自适应阈值分割,标记和融合得到候选目标的数目、尺寸和方位信息.最后根据运动目标轨迹一致性的特点,通过管道滤波滤除虚假目标.重点介绍了系统实现的硬件结构.实验结果表明,系统满足复杂背景下红外多目标检测实时性和可靠性的要求.     

红外周视搜索系统的探测概率研究

在美国夜视和电传感器管理局 (NVESD)开发的目标搜索模型基础上 ,改进了模型部分参数的确定方式 ,建立了一种新的红外周视搜索系统的探测概率模型 ,并进行了计算机模拟。模型能够表现出搜索时间和目标距离对系统探测概率的影响 ,符合红外搜索系统的基本结论 ,对新型红外周视搜索系统发展具有指导意义。     

强光干扰红外成像系统性能计算与仿真研究

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光(多种面光源和点光源等)等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型。最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法。     

红外成像系统目标探测距离测试方法

论述了红外成像系统的测试方法。利用地面测试设备测量红外成像系统系统灵敏度从而间接获得红外成像系统核心指标-目标探测距离(在特定环境下特定目标),解决了红外成像系统的探测距离评估问题,为红外成像系统设计提供了依据。     

多元红外成象系统的研制

本文首先概述我国红外成象技术现状和研制多元红外成象系统所存在的关键技术,简述已研制出的采用光导碲镉汞(PC-MCT)60元线列探测器的红外成象系统扫描机理和它同常用的扫描方式相比所具有的优点,列出了系统主要技术参数和指标,给出系统测试数据,附有样机实物照片和有关典型目标的热图象。样机对模拟目标进行了外场测试,系统工作正常,达到了预期效果;同时获取了对海背景和目标的数据。最后,结合样机在研制过程中发现的问题和我国红外技术目前的水平,对多元红外成象系统的进一步开发应用提出几点看法。     

Design of infrared target simulator's optical splitting system based on digital-mirror device

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估.介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想.为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求.     

雷达/红外复合导引头信息融合算法

毫米波雷达/ 红外成像复合制导已成为当前多模复合制导技术的研究热点。从毫米波雷达/ 红外成像复合导引头系统的特点及其工程应用出发,建立了一种基于联邦滤波(FF)的分布式雷达/ 红外复合导引头信息融合算法。首先,针对扩展卡尔曼滤波存在线性化误差以及雷达测量噪声非高斯的特点,采用粒子滤波算法(PF)设计雷达子滤波器;针对红外传感器不能测量目标距离的特点,采用伪线性卡尔曼滤波算法(PLKF)设计红外子滤波器。然后通过主滤波器进行信息融合,并对两个子滤波器进行信息分配和重置。仿真结果表明,该信息融合算法能够有效地提高雷达/红外复合导引头系统的目标跟踪精度及系统的稳定性。     

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。     

基于TOD的红外成像系统作用距离研究

以三角形方位鉴别(TOD)为基础,建立了新的目标获取模型.根据TOD理论,首次结合能量的观点,推导了目标辐射能量通过红外成像系统到达人眼/大脑时可被感知的信噪比.以视觉可感知的阈值信噪比作为理论基础,建立了新的TOD表达式.将目标按照面积元不同的温度空间分布划分为N个等效等边三角形,以辐射原理为基础,建立了人眼观察到目标时TOD与红外成像系统获取目标距离之间的关系式.根据TOD准则,在实例中得出了不同鉴别等级(探测、识别、辨认)时红外成像系统的作用距离.     

基于粒子滤波的红外目标跟踪

粒子滤波(Partic le F ilter)是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效技术.提出了一种基于粒子滤波的红外目标稳健跟踪新方法.在粒子滤波理论框架下,红外目标的状态后验概率分布用加权随机样本集表示,通过这些随机样本的Bayesian迭代进化实现红外目标的跟踪.系统状态转移模型选择为简单的二阶自回归模型,并自适应地确定系统噪声方差.红外目标的描述利用目标区域的灰度分布,该灰度分布通过核概率密度估计建立.通过计算参考目标的灰度分布和目标样本的灰度分布之间的Bhattacharyya距离,建立系统观测概率模型.实验结果表明该方法是有效的和稳健的.     

复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究

针对真实环境条件下远距离对红外弱信号目标的成像探测任务,首先需结合中波及长波红外所选探测谱段分析各类复杂气象条件下大气传输对信号的衰减效应,提出红外系统在复杂环境下有效实现对弱信号目标远距离成像探测的灵敏度需求为系统噪声等效温差(NETD)达到5 mK;然后分析中波及长波红外系统NETD实现5 mK的技术难度,最后选用像素级数字化积分体制实现了甚高灵敏度的中波及长波红外系统并进行了NETD测试和成像探测试验。     

红外/可见光双模成象跟踪系统

为满足智能制导的需要,实现多目标跟踪和“打了不管”制导,我们研制了红外/可见光双模成象跟踪系统。系统由传感器(电视摄象机、CCD 摄象机和红外前视仪)、专用图象处理器(AST-386PC 机、DT-2861、DT-2858、C25专用板)和目标模拟器,转台及高分辨率显示器等组成。系统经过外场试验,在白天和夜间对飞机、汽车和坦克等运动目标进行了大量试验,试验证明该系统可自动捕获并稳定地跟踪目标。     

采用粒子群优化粒子滤波的红外目标提取算法

提出了一种新的基于粒子群优化粒子滤波(PSOPF)的红外目标提取算法,将红外目标提取阈值的计算问题看作系统状态估计问题.在粒子滤波的框架下,建立了关于灰度—方差加权信息熵和像素点灰度值的阈值状态空间,建立了基于粒子群优化算法思想的系统状态转移模型,建立了基于红外目标提取效果评价函数的系统观测模型,它有效综合了红外图像中灰度、信息熵、梯度、像素点的空间位置等信息.最后,以粒子的加权平均估计目标提取的阈值.实验结果表明,该方法是有效且稳健的.     

超音速机载吊舱红外测量系统研究

介绍了超音速机载红外测量吊舱系统(以下简称红外测量吊舱)红外光学窗口的设计依据；红外探测器的工作原理；红外成像的原理；特别对跟踪空中目标时所采集到的红外图像数据作了深入研究，分析出各种数据产生的原因。为今后研究空中目标的特性提供了有效的数据积累。     

基于红外辐射信息的IRST系统机动目标跟踪算法

传统的IRST(红外搜索与跟踪)系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的。文中增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,使其成为一个距离可观测系统,并在此基础上,建立了目标的观测模型,推导出了机动目标跟踪的EKF跟踪算法。通过跟踪一个机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,结果表明：本算法对机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪精度也是令人满意的。     

点目标或对称目标之辐射“质心”在多元红外系统中的位置精度

一、引言遥远的目标可当作点目标,而非天然的、由人工制作的目标(包括合作目标与非合作目标)也多半具有某种对称性。点目标或对称目标虽不是红外系统所感兴趣的目标的全部,但也构成了其中一大部分。多元红外系统,不论是扫描式的线列系统、或是凝视式的面阵系统(Staring),它们对目标探测或跟踪的位置精度是由单个元件所对应的瞬时视场来决定的,在一般情况下很难得到比该瞬时视场还要微小的细节(one sensor-one pixel)。当然,这只是在对信息作常规     

基于Gibbs抽样的红外成像小间距目标分辨方法

利用红外成像系统跟踪多个相距很近的点目标时,目标在成像面上的弥散像会发生交叠,导致成像系统无法有效分辨这些目标.本文提出了一种分辨这类小间距目标(Closely Spaced Objects,CSO)的新方法,通过建立小间距目标的成像模型,采用Gibbs抽样方法对小间距目标在焦平面上的中心位置和响应幅度进行估计,并利用贝叶斯信息准则(Bayesian Information Criterion,BIC)检测目标数目.针对仿真生成的红外图像进行了仿真实验,实验结果表明本文方法对小间距目标的分辨是有效的.     

中、长波热红外系统辐射测温精度比较

对测量用热红外系统在3～5μm和8～12μm波段的辐射测温精度进行比较分析,研究是在典型的实验室条件下进行的,并且以温度范围为270～900 K的目标作为研究对象。首先推导出了红外系统的抗干扰函数DRF,根据DRF曲线可以看出,相同大小的信号干扰对中波红外系统的温度测量精度影响要小一些。然后针对目标的物理特性和实验环境对测温精度的影响进行理论分析,基于理论公式,分析了干扰信号(发射率估计误差、大气透过率、目标反射辐射和光学系统辐射变化)对测温精度的影响。从分析结果看出,在典型的温度范围内,中波红外系统的测温精度比长波红外系统的精度高。