海面的红外主动成像特性研究

本文在研究海面的红外成像特性中,建立了基于刚体的双尺度成像模型,从主动成像方面讨论了海面散射特性的变化规律。该模型仿真结果很好地说明了风向对海面红外主动成像特性的影响。     

红外仿真中的海面辐射模型

作为海面目标的主要背景,海面的红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。建立了三种海面辐射计算模型：漫射灰体、平静海面和波浪海面,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求比较分析了三种模型的计算结果。结果表明,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,波浪的影响不可忽视,必须采用波浪海面模型模拟海面辐射亮度。     

海面的红外被动成像

本文在研究海面的红外成像特性中,建立了基于刚体的双尺度成像模型,从被动成像方面讨论了海面辐射特性的变化规律.该模型仿真结果很好地说明了风向对海面红外被动成像特性的影响.     

海面环境中红外偏振成像系统作用距离模型

诸多实验证明海面辐射具有偏振特性,目前还没有有效的红外偏振成像系统的海面目标探测能力的相关理论。利用T. Elfouhaily提出的海浪方向谱模型反演出海浪高度分布;通过一种基于Monte-Carlo光线逆追踪的方法分析了海面的红外偏振辐射特性;根据Stokes矢量分量的噪声特性建立了Stokes矢量各分量的最小可分辨温差值(MRTD)计算方法;并在此基础上,利用Stokes矢量分量的MRTD与场景的表观温差(ATD)的差异建立了海面环境中的红外偏振成像系统作用距离模型。     

红外仿真中的海面发射率模型

海面作为舰船的主要背景,其红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。介绍了三种海面发射率的计算模型：灰体模型、经验模型和理论模型,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求,分析比较了它们的计算结果。结果显示,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,在天顶角较大的情况下必须使用理论模型。     

随机粗糙海面的统计模型和分形模型电磁散射的比较研究

本文从Ｐｈｉｌｉｐ海谱出发,分别应用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法和分形函数建立了海面的统计模型和分形模型,并应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似分别计算了这两种模型的后向散射系数随入射角的变化以及双站散射系数随散射角的变化,。结果表明,两种模型的电磁散射系数随入射角和散射角的变化曲线均符合较好。说明用分形模型可很好地 Ｐｈｉｌｉｐ海谱的实际海央电磁散射回波的幅度特征。     

红外偏振成像系统性能评估模型

红外偏振成像系统快速发展且应用广泛,但评估其性能的成像系统性能模型发展不足。迫切需要能够与先进的偏振成像系统相匹配的性能模型。利用深度学习网络的训练过程与人脑提取认知信息过程的相似性,本文首次将深度学习方法引入系统性能模型领域,提出了一种基于二维图像的可自动评估系统性能的红外偏振成像系统性能模型。该模型主要包含两个主要模块：退化模块、性能感知模块。在评估一个新的系统时,需要输入高质量的原始图像,并根据系统的硬件参数量身定制成像系统退化模块,退化完成后输入性能感知模块,从而得到最终的目标获取性能。为验证模型有效性,本文基于红外辐射理论自建了面向海面场景的红外偏振数据集,训练网络并进行测试。应用该模型对红外偏振成像系统的性能进行评估,评估结果与主观感知具有较好的一致性。     

水面舰艇目标及其背景的红外成像仿真模型研究

基于针对红外成像末制导反舰导弹及其环境进行视频信号级动态仿真,以分析研究其干扰/抗干扰性能的需求,建立了水面舰艇目标的红外成像模型,给出了红外探测阵元对应红外目标零距离辐射功率计算流程,还建立了背景(包括天空和海水)的红外成像模型.最后,应用上述模型和计算流程,通过运行相应的仿真软件,从仿真的红外成像器得到了包含目标和背景的视频红外图像.     

一种航空发动机喷流红外成像仿真模型

分析了红外热像仪面阵单元接收的辐射通量,该分析表明红外热像仪面阵各单元间的辐射通量差异只与其瞬时视场的辐射亮度有关。以此为依据,开发了发动机喷流的红外成像仿真模型。根据热像仪与喷流的位置,建立喷流的圆柱包络体,从面阵单元引出瞬时视场视线,求出视线与包络体交线。利用辐射传递方程计算了视线所穿透喷流的辐射亮度,其中非均匀气体透过率计算采用了Malkmus统计窄谱带模型结合CG近似的方法。然后将辐射亮度转换为灰度级,并根据伪彩色编码,对各面阵单元对应的图像像素点赋RGB值得到喷流红外热像,伪彩色编码采用了彩虹编码。最后,以某型发动机的喷流为研究对象,在流场分析给出静压、静温和组分摩尔分数的基础上,计算了正侧方两种距离下喷流的红外仿真图像。红外仿真图像表明该模型能够准确扑捉喷管处于不完全膨胀状态时,喷流的膨胀波和压缩波组导致的局部辐射亮度的变化。     

基于快速杂交拟合能量模型的红外海面目标检测

针对传统的红外海面目标检测方法所存在的缺陷,即很难准确的捕获模糊目标区的外部轮廓,提出了一种基于快速杂交拟合能量模型的红外海面目标检测方法.该方法有效的融合了小波多尺度分解、海天线提取、多级滤波及杂交拟合能量模型.在将图像数据牵引至杂交拟合能量模型所对应的演化过程之前,经历了局部子带内的多级多带宽的滤波处理,最后将子图内的检测结果映射到原始的图像数据上.定量地评价了所提算法在信杂比增益、背景抑制因子及检测概率等指标上的性能.实验结果表明,相比传统的目标检测算法,该方法获得了更高的检测概率.     

基于遗传算法的模糊控制系统

本文以电磁光阀为应用背景,提出了一种基于遗传算法的模糊控制系统,并论述了隶属函数的编码方式、相应的适应函数和选择策略,在此基础之上给出了最优控制规则的学习算法.实验结果表明,基于自适应模糊控制的电磁光阀在性能上具有明显的优点,并已成功应用于三维激光彩色扫描系统.     

改进的一维分形模型在海面电磁散射中的应用

本文中提出了一种改进的一维分形海面模型,其表面谱在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系,在不同风速时分形模型的表面谱和PM谱吻合较好.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算,比较了改进分形海面模型和经典分形海面模型下散射强度系数角分布并讨论了它们随入射频率和海上风速的变化.     

考虑海谱分布的动态分形海面的电磁散射

本文采用考虑了Pierson-Moskowitz谱的归一化带限Weierstrass分形函数来模拟动态分形海面.利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,讨论了后向散射截面随入射角的变化,给出了后向散射截面时间序列的分维与分形海面分维间的关系.计算了散射场幅值,结果表明该分形海面散射场幅值分布服从K-分布.     

漫射海面的方向发射率研究

文章在考虑海面遮挡效应的情况下,利用Cox-Munk海面模型计算了海面的方向发射率。同时比较分析了海面灰体假设的可行性以及已被广泛应用的经验公式的准确度。     

一维粗糙介质分形海面电磁散射的扩展边界条件法

在采用经典扩展边界条件法处理导体分形粗糙面散射的基础上,将此方法推广到了一维粗糙介质分形海面的电磁散射.通过与传统的基尔霍夫近似法计算结果进行比较,验证了本文所给的方法,分析了不同入射角,不同分维和空间波数时海面双站散射振幅角分布的特点.     

基于P—M谱的二维各向异性分层海面电磁散射研究

为了得到基于P-M谱的二维各向异性分层海面电磁散射特性,以便为海洋遥感、海上目标检测与识别等领域的应用提供理论依据,采用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射特性,结合海面P-M谱推导出了平面波入射时的散射系数计算公式,通过数值计算获得了HH极化下中间介质的介电常数和厚度、摩擦风速、风区范围、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了分层海面电磁散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

有限深度海域海面电磁散射的FDTD 方法研究

雷达能够探测、遥感有限深度海域的海面及附近目标,针对这一需求,采用改进的文氏海谱和Monte Carlo 方法模拟有限深度海域海面,选取Debye 模型计算海水介电常数,运用时域有限差分法研究了有限深度海域海面 电磁散射,仿真了散射系数的角分布曲线。仿真结果表明:散射系数随散射角振荡变化,在镜反射方向处产生散射增强 效应;海水深度虽然对散射系数影响较小,但是仍有规律可循,海水深度越大,散射系数越小;海面风速、入射角、风区范 围对散射系数影响较大,风速越大,散射系数越小;入射角越大,散射系数越小;风区范围越大,散射系数越小。     

二维分形海面雷达后向散射截面

本文中通过坐标变换,在局部坐标系中,建立起了散射场与入射场之间的关系表达式,推导出二维分形海面散射矩阵,利用此结果数值模拟二维分形海面的全极化后向雷达截面不同入射角的分布,并数值模拟了不同风向时,后向散射雷达截面的变化.发现四种极化方式下的雷达后向散射截面随入射角和风向分布图形完全相同,仅在数值上相差常数.     

分形粗糙海面高斯波束散射特性模拟

利用波束模拟法研究了高斯波束入射下一维分形粗糙海面的电磁散射.通过与传统的矩量法计算进行比较,避免了矩量法在数值计算时因计算机内存限制而遇到的困难,分析了波束模拟法处理粗糙面散射问题的有效性,讨论了计算精度与子波束数目、极化特性和分维的关系.     

海面上舰船目标的紫外散射特性研究

基于粗糙面双向反射分布函数(BRDF)模型,考虑海面的影响,设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性.运用大气传输软件MODTRAN,计算了0.3～0.4μm波段太阳、天空背景的紫外辐射特性;根据粗糙面散射理论,分别对海面和目标表面进行BRDF建模,并讨论了面元的光散射特性;设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度.结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素,都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响,为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据.