激光干扰对CCD成像系统目标检测性能的影响

分析成像系统的工作过程及常用检测算法,针对激光干扰图像的特点,结合背景杂波的量化方法,提出基于目标背景结构相似度与平方和根的图像尺度。该尺度利用结构相似度在成像检测方面以及平方和根尺度在目标局部对比度方面的优点,适用于激光干扰后检测算法性能的评估。激光视场内干扰与视场外干扰的实验显示:激光干扰使得Otsu算法的分割精度受到较大影响;对于相关检测算法,激光干扰会使相关曲面出现较大的波动,增大了虚警概率。研究结果表明:该尺度能够较好地反映激光干扰图像对于CCD成像检测算法性能的影响,初步验证了尺度的有效性。     

采用图像特征的激光干扰跟踪效果评估

对于广泛应用于图像识别和跟踪的激光主动成像系统,激光干扰是影响该类系统性能的一个重要因素。激光干扰使系统中的光电成像元件达到饱和或损伤,在探测视场中出现光斑,从而使跟踪算法无法准确分辨目标和光斑。因此,分析并评估激光对主动成像系统的干扰效果是避免干扰的前提,同样也是重要的环节。提出一种基于图像特征的边缘相似度(ESIM)评价算法,该算法通过模板匹配确定图像的目标区域,并比较原始图像和干扰图像目标区域的亮度、对比度和边缘清晰度差异,得到归一化的评价指标,作为对激光干扰效果的评估标准。实验中分别采集了不同干扰功率和不同光斑位置的激光干扰图像,并利用相关跟踪和形心跟踪方法对目标进行跟踪,运用本文提出的ESIM算法从图像特征角度对干扰跟踪效果进行评估,结果证明ESIM能够合理评估干扰图像的失真程度,并可以较好地反映激光对主动成像系统跟踪性能的影响。     

视场外激光对CCD成像制导武器的干扰研究

CCD成像制导武器在军事上的广泛应用,促使与之相应的光电干扰技术得以迅速发展,采用低能激光进行压制性干扰是一种有效的干扰方式.在实战环境中,难以保证激光束始终直射导引头内CCD探测器表面.为了验证视场外激光能否干扰CCD成像探测系统和干扰程度,首先介绍软破坏的实用性和可行性,进行了视场内、视场外激光干扰VC-210B型CCD探测器的实验,分析了视场外激光干扰的原理,并对激光软破坏某型CCD成像探测器所需能量进行估算,且从点源透过率角度说明激光视场外干扰的可行性.实验结果表明:视场外激光可实现对CCD成像探测系统的有效干扰.     

激光干扰CCD系统的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内和视场外He-Ne激光干扰面阵CCD探测器系统的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率街度阈值.使用Matlab编程处理了视场内干扰图像,得到了激光入射能量与CCD饱和面积比的关系曲线,并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.对视场外干扰图像进...     

基于恒比鉴别和小波变换的脉冲激光雷达成像

为了提升脉冲激光雷达的成像性能,减小杂波对雷达成像的影响,本文提出了一种将恒比鉴别算法和小波变换算法相结合的复合算法。利用由激光脉冲发射、杂波干扰、激光脉冲接收和生成目标图像构成的仿真模型,分别使用恒比鉴别算法,小波变换算法,恒比鉴别和小波变换的复合算法生成激光雷达图像。同时为了进一步提高新复合算法的性能,提出了一种基于新型的阈值函数的小波变换算法与恒比鉴别结合,生成激光雷达图像。仿真分析的对比结果表明,基于恒比鉴别和小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为9.5508,基于恒比鉴别和改进小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为7.9065,均方误差小于其他算法,从而证明了新复合算法在杂波识别方面具有更好的性能。     

远距离红外与微光/可见光融合成像系统

提出了一种基于查找表的硬件方法,实现了基于l空间色彩传递的图像融合,并以此为基础研制了一种红外热像仪/微光电视/CCD融合成像系统。微光电视和CCD分别在夜间和白天与热像仪融合,构成一全天时的融合成像系统。该系统能够获得近似自然色的图像融合效果,并具有较好的色彩一致性。系统还设计了两种视场,以适应大视场搜索、小视场跟踪的需要;增加了激光测距能力,以满足距离估算的需要。实验结果表明了该系统在导航、监控和目标探测等方面的应用潜力。     

船载太阳光度计图像跟踪系统

传统太阳光度计在海上移动平台上不能精准跟踪太阳。为了解决船舶在移动过程当中实现对太阳高精度跟踪的问题,利用鱼眼镜头、陀螺稳定平台、小视场CCD图像传感器等构建了船载型太阳光度计的图像跟踪系统。文中详细地描述了图像跟踪系统的整体结构和单臂探头的光路设计,介绍了时钟法与鱼眼成像系统相结合的方式在全天空大视场范围下进行太阳的粗跟踪,然后通过小视场的CCD图像处理技术来提高跟踪精度。此外,给出了系统的软件跟踪算法和流程,分析了系统跟踪的可靠性。该系统实现了在海上移动平台下的全自动跟踪测量,综合跟踪精度优于1′。与日本POM-01MKⅢ船用太阳光度计进行透过率与水汽的数据对比表明:在940 nm波段的大气透过率最大相对误差不超过7.6%,水汽含量最大相对误差不超过6.1%。该系统可以应用于船载太阳光度计测量海上整层大气透过率以及水汽数据,也可应用于其他对移动非稳定平台下太阳的跟踪。     

基于微悬臂梁阵列的凝视型激光告警系统的设计与实现

设计并实现了一种基于微悬臂梁焦平面阵列的凝视型激光告警系统。该系统通过微悬臂梁焦平面阵列及成像CCD来实现对入射激光的精确定向。入射激光通过红外镜头辐射到微悬臂梁焦平面阵列时会使微悬臂梁发生变形,通过光读出系统将这种变化成像在CCD上就可以判断出激光的入射方向。实验结果表明:镜头焦距为60mm、微悬臂梁面元为80μm×100μm时,告警系统的视场角为±15°,分辨率可达到0.5°。此告警系统视场角大、定向精度高,并且避免了激光对CCD的干扰及损坏。     

视场外激光干扰CCD探测系统实验研究与理论分析

为了对抗CCD成像制导武器,采用激光辐照方式进行压制性干扰极为有效.由于距目标较远,难以保证激光束能够视场内入射进行饱和干扰,故实施激光视场外干扰.首先进行了视场外激光干扰VC-210B型CCD探测系统的实验,然后利用激光束通过光学系统时的衍射和散射概念,深入分析了视场外激光干扰cCD探测系统的原理,讨论了激光散斑对比...     

基于面阵CCD拼接的动态目标成像系统

采用面阵CCD作为光电成像元件,设计了一种用于动态目标跟踪的新型面阵CCD成像系统.利用分光棱镜的分光效应,将两片CCD分别放置在空间分离的两个像平面上,从而保证在目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求.整个系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器件,利用FPGA片上RAM实现两路图像的缓存与合成,合成图像输出延迟仅为32μs,满足实时跟踪的需要.依据系统辐射定标数据,通过变换增益和偏置实现CCD光电响应度的调整,消除了两幅图像拼接处的接缝.     

变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验

开展了变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验,测得了半导体激光（750 nm）对变焦距（17~187 mm）彩色CCD相机的干扰效果;同时利用典型的激光干扰CCD模型,完成了对实验结果的验证与理论分析。理论与实验结果表明:750 nm激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象;在激光辐照条件相同情况下,光学系统焦距f越大,被光阑截断的激光就越少,到靶的激光功率密度就越高,CCD靶面的光饱和面积就越大;光学系统焦距f为17 mm时,CCD靶面的光饱和面积为0.33 mm0.29 mm,而当光学系统焦距f增大至120 mm时,CCD靶面的光饱和面积为1.8 mm1.2 mm。仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。研究结果将对CCD器件的实际应用具有一定的指导意义。     

激光对红外成像制导跟踪系统的干扰技术研究

激光武器作为一种新型的光电对抗武器越来越受到人们的重视,但作为红外波段的干扰武器,目前研究甚少.本文以红外成像制导武器跟踪系统及其核心部件硅CCD为研究对象,对制导原理进行了概括,提出了激光干扰红外成像制导系统的三种途径.实验室以发射波长为10.6μm激光器作为干扰源对红外成像探测器及跟踪系统进行了干扰试验,给出了干扰效果图,并对影响干扰效果的因素进行了分析.     

基于编码成像的激光能量调控方法研究

为了有效提升光电成像系统焦平面探测器在外界存在激光干扰条件下的环境适应性,同时不显著降低原成像系统成像性能,提出了一种基于编码成像的激光能量调控方法,构建了一套以液晶空间光调制器为核心器件的编码成像实验系统并对该系统的成像性能进行了测试,设计了一套基于编码成像的激光能量调控实验验证系统并开展了多参数条件下编码成像抗激光干扰实验研究。实验结果表明,基于编码成像的激光能量调控方法可在不显著降低成像质量前提下有效提升焦平面探测器的抗激光干扰性能。     

抗激光散斑干扰的电视制导跟踪算法研究

随着激光对抗技术的迅速发展,采用低能激光对电视制导实施散斑干扰已成为一种极具威胁的干扰形式,严重影响电视制导的跟踪效果。针对传统的电视制导跟踪算法在激光散斑干扰时跟踪效果不佳的问题,进行了抗激光散斑干扰的电视制导跟踪算法研究。首先设计激光散斑干扰模拟装置,在实验室条件下模拟产生激光散斑干扰,然后对当前主流的电视跟踪算法进行深入研究,重点对比分析其抗激光散斑的干扰能力。实验证明,粒子滤波跟踪算法具有较好的稳定性、鲁棒性和抗激光散斑干扰的能力。     

电视制导武器的激光软杀伤分析

电视制导武器在精确制导武器中的地位越来越得到提高。为了对抗这种精确制导武器,采用激光作为杀伤源对其进行软杀伤是一种极为实用、高效的对抗手段。本文从电视制导原理出发,介绍了电视制导武器的现状及在战争中的作用与地位。根据制导原理分析了定向激光对其干扰途径及可行性,指出了激光致使其电视跟踪系统的CCD光电探测器饱和及激光是否位于电视跟踪窗的波门内是造成干扰的主要方法。最后提出了采用偏航量作为激光干扰效果的评估指标。并在实验室采用模拟仿真进行评估,效果很好,达到干扰要求。     

目标温度对中波红外定向干扰效果影响研究

除了干扰激光功率,合作目标温度也是影响定向干扰效果的重要因素之一。本文开展了中波激光对中波红外成像制导系统的干扰实验,获取了不同干扰强度下红外导引头对不同温度合作目标的跟踪情况,分析研究了合作目标温度、干扰激光功率等对红外定向干扰效果的影响。结果表明,导引头所攻击目标温度影响对导引头的红外定向干扰效果,合作目标温度越高,其中波红外辐射强度越高,需要的干扰激光强度越高,即需要更高的干扰压制比,才能达到一致的干扰效果;另外,目标温度影响导引头对图像灰度分割门限的计算,从而影响干扰激光对导引头图像的饱和与串扰现象,最终影响对目标的提取和跟踪。     

空间CCD凝视成像跟踪系统的作用距离分析

在充分考虑了空间背景光辐射特性以及漫反射目标对相干光和自然光的不同反射特性的基础上,利用信号检测的统计学方法,导出了空间电荷耦合器件(CCD)凝视成像跟踪系统分别在激光照明主动跟踪模式和太阳光照明被动跟踪模式下的作用距离表达式。结果表明,空间CCD凝视成像跟踪系统在脉冲能量为1mJ的激光照明主动跟踪模式下可对1m2空间漫反射目标实现10km量级范围内的跟踪;而利用太阳光照明的被动跟踪模式下的跟踪距离可达几百千米。