基于小波神经网络的红外光谱发射率计算方法

红外光谱发射率是战机蒙皮重要的红外隐身参数之一,为消除大气等外界因素对红外辐射特性测试结果的干扰,建立一种基于小波神经网络的目标红外辐射亮度模型,利用这种模型对测试样本进行网络训练,建立3~5 μm 和8~12 μm 波段红外辐射亮度模型,进而计算不同波长下目标的光谱发射率。通过与标准黑体对比,验证所建小波神经网络模型的光谱发射率与黑体实际的光谱发射率相比,最大相对误差约为2%,并将该方法应用于飞机蒙皮的光谱发射率计算。     

伪装网平均热红外辐射透过率指标的确定方法

从红外物理基本定律出发，结合空中光电侦察原理和地面背景温度起伏状况，提出了由工作波段内目标和背景的辐射亮度以及背景的辐射亮度起伏幅度来确定伪装网平均热红外透过率指标的方法。     

基于MODIS红外通道的辐射传输计算

通过建立地气系统的红外辐射传输方程,基于MODIS红外通道进行辐射传输计算.利用快速精确的透过率模型PFAAST计算大气透过率,在红外辐射传输计算中考虑了地面反射大气辐射亮度的影响,指出地面反射大气辐射亮度在整个方程所占比重随着地表发射率变小而增加,其中MODIS第33通道对发射率的改变最为敏感,美国标准大气下,当发射率ε=0.65时,比重达到7.12%,因此,忽略地面反射大气辐射亮度,直接影响红外辐射传输计算的准确性.模拟了MODIS各红外通道辐射亮度,并与MODTRAN4.0模拟结果比较,相对误差不超过0.12%,模拟了大气倾斜路径对卫星红外通道观测亮温的影响.     

发射率影响通过烟雾/模糊媒质探测目标的分析研究

在确定观察者用热成象系统能否探测军事目标时,目标热对比度的大小是一个关键参数。评价了目标与背景发射率之差值对热对比度估算的影响,并研究了这些差值作用对遮蔽热成象器所观测的目标所需的透过率衰减阈值估算的影响。首先根据目标-背景发射率和热力温度计算了热红外波段目标-背景辐射测量的差值,然后用计算得的结果求出亮度温度的差分函数。亮度温度与作为目标-背景发射率之比值函数的热力温度有关。用夜视中心和电光静态性能模型推导的表示式来检验目标-背景的差值对遮蔽热成象器所观测的目标所需的烟雾模糊媒质衰减的影响。分析结果表明,当目标-背景发射率比值变化小于25％时,遮蔽由热成象器探测的目标所需的烟幕量要变大10倍。     

天空背景红外辐射亮度测量及其对目标探测的影响分析

天空背景的红外辐射特征对目标侦察探测具有重要意义。利用3μm~5μm中波、8μm~12μm长波红外测量设备对天空背景红外辐射亮度进行了测量,长波波段辐射亮度在3.7~13.6 W?m-2?sr-1,中波波段辐射亮度在0.05~0.48 W?m-2?sr-1,相同条件长波辐射亮度高于中波辐射亮度1~2个数量级;随着观测角增大,天空背景辐射亮度显著降低,同时太阳辐射、大气温度等因素也对天空背景辐射有较大的影响。利用测量结果仿真分析了天空背景辐射对目标侦察探测距离的影响,结果表明当观测角由9.6°降低到1.9°时,红外搜索跟踪系统探测距离会减少41.5%~46.2%。     

某喷气发动机尾焰的中长波红外辐射分析和比较

利用中波红外和长波红外热像仪对某型 喷气飞机发动机尾焰的红外辐射特性进行了测量,得到了3～5 μm 和8～12 μm波段的尾焰辐射亮度分布。结果表明,从飞机 尾向上观测到的中波红外和长波红外尾焰均成对称分布,前者的最高辐射亮 度和尾焰面积分别是后者的4.6倍和2.1倍;从飞机侧向上观测到的 中波红外尾焰的最高辐射亮度、尾焰长度和面积分别是长波红外尾焰 的2.2倍、3.8倍和5.7倍,前者的优势非常明显。另外,受高温尾焰加热的影响,尾 焰周围空气的温度明显上升,使其辐 射亮度高于其他背景的辐射亮度。本文获得的测量结果对尾焰红外辐射特性仿 真和计算研究具有一定的参考价值。     

基于傅里叶变换红外光谱仪的光谱发射率估计

基于傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪等先进测试 手段,建立了一种估计目标光谱发射率的方法框架。首先,通过双温度测量标定获得FTIR光谱仪关于波 长的背景辐射亮度函数和响应度函数,提高了测量的准确性;其次,基于大气窗口的辐射亮度数据进行高阶多 项式拟合,进一步抑制了杂散辐射的影响;然后通过对大气吸收波长的辐射特性进行估计,获得了所测波段的 红外亮度曲线;最后估计了目标的光谱发射率,其相对误差均在1%以内。测试结果表明,本文方法行之有效。     

双波段红外图像辐射特性分析及在图像融合中的应用

目标和背景在不同波段的辐射度不同从而使目标与背景在不同波段的对比度不同,是中波和长波红外图像呈现不同的特点主要因素之一．分析了中波和长波红外图像的特点,将辐射特性引入融合算法,建立了基于辐射特性的双波段红外图像融合新算法．     

夜间天空背景及云层红外辐射测量分析

采用中波、长波红外热像仪对夜间无云天空背景及云层背景红外辐射亮度进行了测量。无云天空背景中波波段辐射亮度在0.58~1.30 W·m-2·sr-1,长波波段辐射亮度在6.61~15.29 W·m-2·sr-1。由于夜间条件下无太阳辐射影响,相同俯仰观测角条件下,0°~360°各个方向天空背景辐射亮度基本一致。从无云区到有云区,随着云层厚度的增加,其辐射亮度逐渐增大。相对于无云背景,中波波段云层中心辐射亮度增加了1.5%,长波波段云层中心辐射亮度增加了14.2%,长波波段云层对天空背景辐射影响更加显著。     

基于红外照射仿真的快速搜索相关跟踪干扰点研究

通过人工红外照射改变目标与背景的红外辐射特性能够对相关跟踪形成有效干扰,其中,红外照射的位置对干扰效果具有重要影响。为提升红外照射干扰相关跟踪的效率,文中建立了红外照射仿真搜索相关跟踪干扰点模型,对干扰相关跟踪的有效照射位置进行快速搜索。首先,运用TracePro光线追迹软件建立了真实实验条件下的红外照射系统模型,并利用高斯模型对照射光斑的照度分布进行了拟合。然后,在一定空间范围内,采用二维扫描的方式进行真实照射干扰和仿真照射干扰对比实验,结果表明:仿真照射与真实照射的干扰结果一致性达到了98%,且仿真照射找出了真实照射条件下干扰相关跟踪的全部干扰点,从而很好地验证了文中方法的有效性。     

不同地面背景下目标与背景红外辐射对比特性

目标与背景的红外辐射对比特性研究对于红外制导和红外隐身课题都具有十分重要的意义,在此对不同地面背景下的目标车辆与背景红外辐射对比特性进行研究。先引用了目标红外辐射特性的计算公式,再分析主要水泥地面和土壤地面两种不同背景不同的辐射求解方法。最后通过仿真实验,总结出随着温度上升不同地面背景下目标车辆与背景红外辐射对比特性的变化,得到水泥地面和土壤地面中,不同发射率目标隐身需要达到的温度,为今后的目标隐身提供了数据支持。     

基于射线跟踪算法的舰船尾迹波红外特征与探测

舰船驶过海面后会形成一条长度可达数千米且持续很长时间的尾迹区。这种显著特征为利用尾迹波的红外特征来探测舰船提供了依据。从舰船尾迹区特点出发,实现了尾迹波的可视化仿真。在Cook-Torrance光照模型的基础上建立了适用于舰船尾迹波的红外成像模型。采用射线跟踪算法,并综合考虑太阳辐射、天空背景辐射和大气传输等环境因素的影响,得到了不同探测条件下舰船尾迹波的红外成像特征。结果表明:俯仰角较小时海面整体较暗,舰船尾迹波特征明显;俯仰角较大时海面整体较亮,舰船尾迹波特征减弱;开尔文尾迹的成像特征受气温变化影响较小,湍流尾迹在低俯仰角低气温时为一条暗带,高气温时为一条亮带;海面风速增加,开尔文尾迹最终会无法分辨,湍流尾迹成为唯一可识别的舰船尾迹波特征。     

灰度融合图像目标与背景感知对比度客观评价模型

目标与背景感知对比度是影响可见光与红外灰度融合图像质量的主要因素之一。现有的对比度评价模型未能充分考虑人眼视觉特性。因此,基于韦伯对比度模型的形式,结合人眼亮度掩盖特性,提出了一种简单有效的融合图像目标与背景感知对比度评价模型。利用模拟图像和现实场景灰度融合图像的主观评价分数来检验客观评价模型。结果表明,与现有的5种图像对比度评价模型相比,所提出的目标与背景感知对比度客观评价模型能够给出更接近人眼主观感受的评价结果,有效地实现灰度融合图像目标与背景感知对比度的客观评价。     

空间目标红外多波段温度分布反演

地基望远镜对空间目标的长焦距红外成像能够得到空间目标的温度区域分布信息,然而成像过程的未知参量将降低传统的双波段比色测温法正向求解精度。未知参量包括目标发射率、大气透过率、地球热辐射等。文中建立了基于多波段红外探测器测量电子数的贝叶斯估计评价函数模型,能够比较精确地反向求解空间目标的真实温度分布;并推导了目标参量估计函数的克拉美罗界,能够预测一系列不确定因素对其温度和发射率等参数求解精度的影响;最后进行了算法的仿真实验与分析。     

红外隐身材料的研究现状与进展

红外探测系统的快速发展促进了对红外隐身材料的广泛研究。红外隐身材料主要是对目标的红外辐射能进行调控,主要措施是控制目标表面红外发射率和目标表面温度,使目标与背景环境的辐射能相融合,进而达到隐身的目的。概述了红外隐身的基本原理,综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料和智能隐身材料等红外隐身材料近几年的国内外研究现状,并展望了红外隐身材料的未来。     

基于辐射对比度的变发射率舰船的红外隐身研究

利用固定发射率的红外隐身涂料无法实现全天候舰船红外隐身。以小于0.04的目标与背景的辐射对比度作为红外隐身的评判标准,通过计算分析目标与背景的红外特征模型,得到了实现红外隐身所需的目标表面发射率变化范围,提出利用电致变色材料来改变目标表面的平均发射率。与固定发射率的普通红外隐身涂料相比,改变发射率后的红外隐身涂料的隐身效率有了很大的改善,基本能满足目标的全天候红外隐身要求。     

新型热红外伪装体系

针对热红外成像侦察技术对军事目标形成的严重威胁，介绍了三种新机理型热红外伪装体系：1）三色涂料体系，三色涂料以一定形式叠加在军事目标上，利用涂层和孔洞的明暗实现目标与背景在红外及可见光区的融合。2）相变材料体系，将相变材料以微胶囊的形式分散在基体中，利用其发生相变时伴随的吸热效应，对目标产生的热量和目标温度加以控制。3）簇饰物伪装体系，选用低发射率的聚合物薄层材料做成叶簇状物附在常规伪装网上，在移动目标的周围产生空气流，从而达到散热和抑制目标红外辐射的目的。     

基于显著性映射与兴趣点凸壳的图像融合算法

提出了一种基于显著性特征的可见光与红外图像融合算法来改善目标的融合质量.引入显著检测器对红外图像进行处理,生成显著映射;进一步分析红外图像并检测兴趣点,提取图像中的显著兴趣点;通过计算显著兴趣点的凸壳确定显著区域;利用显著兴趣点凸壳对初始显著映射进行优化,使目标定位更加精确.根据区域映射获取可见光图像的背景区域;根据不同的融合准则对目标、背景区域进行融合,获得最终的融合图像.结果表明与当前可见光图像融合技术相比,所提算法在标准差、联合熵与边缘信息因子等指标方面具有优势,其融合图像的细节纹理更清晰.     

室温下基于双波段比色法的温度场成像波段选择及仿真

在室温条件下,若处于同一环境下的多个物体,温度不同,发射率不同,当发射率未知时采用单波段辐射的方法难以同时获得不同物体的温度场信息,即使发射率数据可以获取,仍需解决图像物体的匹配问题。文章针对复杂背景下温度场成像的上述问题,应用双波段比色法,依据温度分辨率,分析并选择了双波段比色法的合适光学参数范围,然后仿真了复杂场景下多物体的温度场成像。结果表明:室温条件下,双波段比色法能消除发射率对温度分辨率的影响,区分发射率不同物体的温度信息。     

C-T型平板波导红外光谱仪系统自身背景辐射的分析与抑制

红外光谱仪内部背景辐射在长波红外波段（8~12 m）影响比较显著,会严重降低光学系统的分辨率和信噪比。利用TracePro光学分析软件,对基于交叉非对称Czerny-Turner （C-T）型平板波导红外光谱仪进行了背景辐射分析,包括机械构件表面发射率以及光学元件表面温度对背景辐射的影响。引入了杂光系数作为评价指标,根据仿真分析结果,在高低温箱中,对该红外光谱仪的背景辐射影响采取抑制措施并进行了实验测量,实验结果证明:采取背景辐射抑制措施后,C-T型平板波导光谱仪系统的杂光系数在常温下（298 K）能达到5%以下。