复杂背景下玫瑰扫描红外探测系统作用距离评估方法

对复杂背景下传统作用距离方程无法准确评估红外探测系统作用距离的问题,提出了玫瑰扫描体制下复杂背景中不同辐射亮度区域被探测的概率计算方法,结合推导的玫瑰扫描红外探测系统作用距离模型,得出复杂背景下玫瑰扫描红外探测系统作用距离概率模型。基于红外热像仪采集的背景灰度计算玫瑰扫描红外探测系统响应脉冲幅值的计算方法,利用外场实测数据对该模型进行验证,并与实验结果进行了对比分析,结果证明改进后的概率模型能够一定程度解决复杂背景玫瑰扫描红外探测系统作用距离估算的问题,具有一定的实用价值。     

运动平台红外凝视场景的仿真

对空间运动载体平台上的红外凝视探测器成像仿真是深空探测红外图像信息处理算法研究的基础性工作.在传统的场景仿真中,成像弥散、相机与目标的运动对图像的影响往往被忽略,为了对红外凝视成像系统所成场景进行合理仿真,在对红外凝视成像原理和探测器自身运动、探测目标运动的动力学方程进行分析后,分别对影响红外凝视成像效果的红外成像探测器探测距离、弥散现象、成像面积、自身运动和目标运动等因素进行推导和建模,得到了红外凝视成像系统目标作用距离、弥散圆能量分布,目标成像面积以及相机运动耦合的理论表达式以解决成像平台运动时目标成像高逼真度仿真的问题.最后进行了目标运动与探测器运动条件下的场景仿真.仿真图像表明了模型的有效性.     

红外点目标作用距离数学建模与评估

在红外探测系统总体方案设计中,为了能够快速而准确地了解众多参数对性能指标的影响,针对其重要参数作用距离进行了研究。首先分析目标与背景的对比辐射强度在像面上产生的电子数,其中考虑了滤光片的光谱透过特性和点扩散函数与像元的相对位置对系统能量集中度的影响;然后基于红外光学系统成像链路物理特性,定量研究红外光电系统的时域噪声和空域噪声在像面上的辐照度。基于图像目标信噪比检测判据给出了综合各种噪声条件下针对红外点目标的作用距离计算方程。最后,以航空平台上一套中波红外凝视探测设备为例来进行作用距离的计算和分析。通过示例验证了作用距离计算方程简单可行,可针对不同条件、地域对红外成像系统作用距离进行预估。作用距离计算方程可以帮助使用者在设计初期阶段确定不同参数对红外探测装置性能的影响。     

基于红外辐射特性的单波段红外图像被动测距

以单波段红外图像被动测距为研究背景,首先分析了凝视型红外探测系统的工作原理,将其工作过程分为入瞳前和入瞳后两个不同的阶段,其中第一阶段与目标距离相关,而第二阶段则决定于红外探测系统本身的传递函数,而后对图像像素灰度与入瞳处辐亮度之间的关系进行了表述;然后针对点目标与面目标的成像特点,分别计算了相应的目标与背景的入瞳处幅亮度差,得出:两者的红外辐射特性存在一致性.基于短时间内目标近似匀速运动的假设,推导了单波段红外图像被动测距方法.最后利用外场实测中长波红外图像对该算法进行了验证,并对测距结果和测距误差进行了详细分析.     

红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析

系统性地分析了红外点目标探测系统的作用距离理论模型。通过建立大气分层模型,结合MODTRAN模型计算了中波红外光和长波红外光在典型大气条件下的透过率。两者计算结果的对比数据可为红外探测系统设计中的波段选择提供参考依据。通过对目标红外辐射强度的理论模型进行分析,计算了几种典型目标在不同波段的红外辐射强度,为系统作用距离的指标论证提供了支撑。从红外图像噪声的概率密度分布函数出发,推导出了图像信噪比与系统检测概率及虚警概率的理论公式,为检测门限设置提供了参考依据。红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析结果对于提升红外探测系统作用距离指标论证的可信度和系统参数设计的合理性具有非常重要的理论支撑作用。     

红外空域弱小目标探测系统中恒虚警技术研究

对空域中弱小目标的探测是红外成像防御与制导的关键技术。由于空域中弱小目标距离较远,在红外探测器上呈现为无纹理特征的弱小点。由于红外探测器噪声与视场中杂波干扰,很难将目标从红外图像中提取出来。在红外空域弱小目标探测系统中,虚警率与探测率是一对矛盾的概念。针对这一问题提出了一种基于杂波模型估计理论的恒虚警(CFAR)检测技术。该CFAR技术是建立在对红外图像背景杂波分析建模的基础上,根据Neyman-Pearson准则设计CFAR检测器,实现在恒定虚警的前提下最大化追求系统的探测率,以此提高红外空域弱小目标探测系统的探测距离和目标识别能力。     

基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究

论文将凝视红外成像系统的工作过程划分为与目标距离有关的第一阶段和只与探测器有关的第二阶段;针对第一阶段推导了面目标在凝视红外成像系统入瞳处的辐亮度的表达式,针对第二阶段利用黑体定标实验求解了红外图像灰度与入瞳处目标辐亮度之间的表达式;然后基于单站舣波段红外成像系统所得到的目标红外图像推导了面目标距离表达式.最后论文采用机场等地实测单站双波段红外图像数据对算法进行了验证并对试验结果和误差进行了分析.     

基于NETD的红外探测系统作用距离分析

由于红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array, IRFPA)已成为红外探测器发展的主流,用IRFPA的参数来评价红外探测系统的综合性能变得至关重要。推导了以噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)参数表示的红外探测系统的作用距离方程,考虑了背景辐射和目标成像弥散效应对探测的影响,计算了不同能见度条件下系统对点源目标的作用距离。结果表明,大气能见度越好,红外探测系统的作用距离就越远。分析了红外探测系统的探测能力随NETD值的变化。随着NETD值的增大,红外探测系统对目标的作用距离显著减小。研究结果能为红外探测系统的设计和性能指标评价提供参考。     

中波红外鱼眼系统被动测距方法

依据目标成像辐射通量变化与距离的关系,针对典型空中目标成像的特点,提出一种适合中波红外鱼眼凝视系统的被动测距方法.在红外鱼眼系统探测范围内,空中目标理想成像面积远小于单个像元面积,因而,背景估算时忽略目标对背景的遮挡,从采集图像与背景的差值中估算焦平面接收的光斑总体辐射通量.目标的红外辐射受到大气中传输衰减,短时间测量...     

焦平面探测器红外成像系统探测作用距离估算

建立了焦平面探测器红外成像系统对红外目标的探测作用距离估算模型.该模型综合考虑了系统观测环境条件、目标红外辐射特性和焦平面探测器红外成像系统对探测作用距离的影响,能够有效估计系统对特定飞行目标的探测作用距离。依据该模型可科学地对红外成像系统的各关键技术参数进行论证计算,从而加强系统的顶层设计,为工程实践奠定理论基础,指导相关成像系统的研制过程。因此该模型具有十分重要的工程应用价值。     

背景杂波对红外偏振成像系统作用距离的影响

基于红外成像系统作用距离估算最小可分辨温差（MRTD）方法建立了红外偏振成像系统作用距离模型,分析了背景杂波影响下红外偏振成像系统作用距离。通过仿真发现,红外偏振成像系统作用距离是由目标/背景红外偏振特性、大气传输过程和观察方式等众多因素共同决定的,背景杂乱程度大幅影响红外偏振成像系统作用距离,偏振成像模式与强度成像模式依据应用条件的不同具有不同的优势。     

凝视红外成像制导系统数学建模与仿真技术

基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义。     

晴空背景下地基红外告警系统作用距离

作用距离是红外告警系统的重要参数指标,其大小由告警系统、目标和背景等的特点决定。对晴空背景下红外告警系统的作用距离进行了研究,充分考虑了大气传输和大气辐射的特点,建立了作用距离的理论计算模型,结合计算模型和典型数据,针对面目标和点目标两种情况,计算了不同目标高度和不同目标高度角时大气对作用距离的影响。结果表明:在目标飞行高度一定时,只有当目标高度角大于一定角度时目标才可能被探测,该角度随目标的飞行高度增大而减小。     

凝视红外成像末制导系统性能测试评估方法

针对国外新一代高速导弹的特点,结合红外成像探测系统要求及其工作环境,开展凝视红外成像探测系统在高速导弹上应用的性能测试和评估方法研究,提出了高速导弹气动光学效应环境的分析与测试方法和气动光学效应下的末制导探测系统性能测试评估方法,并通过风洞试验、数学仿真和实验室性能测试试验进行红外成像末制导系统各项性能的测试,从而全面评估红外成像末制导系统在高速导弹中的应用性能,为开展凝视红外成像末制导系统的设计和优化提供了重要依据和指导。     

基于机器视觉的红外成像系统探测性能评估

在分析红外成像系统的基础上，提出了一种基于机器视觉的系统探测性能评估模型，阐述了该种性能评估模型的基本思想、子模块及其预测性能的方法．实验结果表明该性能评估模型能很好地预测复杂背景中目标的探测性能．     

在线自适应选择子空间的红外目标跟踪方法

传统基于子空间的目标跟踪方法以能量大小为准则建立子空间,没有考虑目标与背景之间的鉴别性,当两者间存在近似外观分布时将降低跟踪系统的性能。考虑到红外图像信噪比、对比度不高等特点,提出了一种以评估目标与背景间可区分能力为基础的子空间选择方法,并将该方法有效嵌入到粒子滤波跟踪框架下实现对红外目标的鲁棒跟踪。首先利用采样粒子分布以及当前目标状态,综合衡量粒子与目标间的特征分布差异和粒子逼近目标的程度来评估不同子空间的鉴别性,然后选择鉴别性最优的子空间作为下帧的跟踪子空间,从而实现对红外目标进行子空间自适应选择的鲁棒跟踪。对多个复杂场景下的目标跟踪实验表明所提出的算法要优于传统基于增量子空间学习的跟踪算法。     

基于STK/EOIR的弹道中段目标红外辐射特性研究

提出了一种天基预警系统对弹道中段目标红外探测的仿真方法。利用卫星工具箱的红外模块(Satellite Tool Kit/Electro-Optical Infrared Sensor, STK/EOIR)对中段目标红外辐射的特性进行了研究。首先,提出了基于STK/EOIR的弹道中段目标动态红外辐射特性仿真方法,分析了EOIR目标红外辐射的计算模型和传感器接收模型。然后,给出了典型目标在中波、中长波以及长波红外波段的红外辐照度的仿真结果。最后,对比分析了观测角、观测距离对天基凝视传感器接收目标红外辐照度的影响。仿真结果表明,中段目标红外辐射的强度能满足天基凝视传感器的探测灵敏度要求。     

地基分布孔径红外系统的作用距离模型

分布孔径红外系统（DAIRS）是目前军事强国在红外搜索跟踪系统领域的重点发展方向。作用距离是DAIRS最重要的参数指标之一,其大小由系统参数、目标和背景特性等决定。针对DAIRS的成像与信息处理特点,对系统的作用距离进行了研究,建立了DAIRS作用距离模型,分析了目标方位、探测器积分时间和瞬时视场等因素对DAIRS与传统扫描型系统作用距离的影响。该模型对DAIRS的设计具有一定的参考意义。