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.     

基于三角靶标的目标传递概率函数确定方法

目标传递概率函数是连接成像系统实验室度量性能与现场性能的桥梁.依据三角形方向鉴别阈值（TOD）性能度量思想,针对典型试验环境,.统计了不同距离处目标红外图像的识别概率;以三角形靶标的视觉锐度为基准,设计了无缝三角形网格划分算法,对典型识别概率的实测红外目标图像进行了等效三角形划分,确定了目标对应的等效三角形数目;然后,利用Weibull视觉心理测量函数拟合目标等效三角形样条数目与对应的识别概率数据,首次建立了基于三角形靶标的目标传递概率函数,为利用TOD曲线进行现场性能预测奠定了基础.     

三角形模型的动态PIR目标轨迹预推算方法

针对热释电被动红外传感器(passive infrared sensor,PIR)阵列构建的四边形模型在目标轨迹测量方面的局限性,提出了利用搭载动态PIR阵列的三感知平台构建三角形感知模型实现对运动目标轨迹测量的方法。单感知平台由4路PIR传感器组成,相邻传感器水平方向间隔90°均匀分布,PIR转速为10°/s。首先将三感知平台布撒为三角形感知模型,然后对三感知平台上PIR传感器在转动过程中感知到的角度信息进行筛选,最后将筛选后的有效信息结合感知平台自身坐标信息和时间信息,根据相应轨迹预推算法推导出准确的目标运动轨迹和运动速度。实验结果表明,该方法突破了四感知平台的几何形状限制,降低了成本,将预推轨迹的精度从1.5 m提高到了1 m,具有较大的理论意义与实际应用价值。     

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。     

大气层外弹道式目标群红外成像建模与仿真

针对天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的成像仿真问题,建立了有效的目标群红外特性理论模型、天基红外传感器成像模型和成像仿真工作框架.首先,基于诱饵释放过程建立了目标群的弹道运动模型,并分析了阳光与阴影弹道的判断条件,结合弹道目标红外辐射特性计算模型,实现了在不同时刻、不同观测点下的目标群红外辐射特性计算;根据目标群与传感器之间的相对位置关系建立了天基红外传感器观测模型,并分析了传感器对目标群的可观测性,然后结合基于点扩散函数建立的焦平面成像模型,实现了天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的动态成像仿真.最后根据仿真结果,分析了天基红外传感器识别弹道式目标群的难点和并提出了解决途径.     

一种最小可分辨温差计算方法

提出了一种红外成像系统的最小可分辨温差(Minimum Resolvable Temperature Difference,MRTD)预测方法。该方法以线性系统理论为基础,利用调制传递函数建立红外成像系统模型,模拟生成不同空间频率的标准四杆靶(长宽比为7:1);通过分析四杆靶的二维(横向和纵向)成像质量,引入对比度修正因子,获取系统输出的四杆靶与背景的温差;利用阈值输入对比度温差,得到系统的MRTD。仿真试验表明,该方法预测的MRTD值与实际测量值一致。     

红外成像传感器建模与仿真技术研究进展

通过对红外成像传感器系统效应建模与仿真进行研究,不仅可以较真实地对红外成像武器系统进行分析、测试和评估,而且还可为红外传感器性能分析和设计提供依据,因此具有重要的军事和经济意义。分析了红外成像传感器效应建模与仿真方法的研究现状,详细介绍了几种典型的红外传感器模型,并对红外传感器效应建模与仿真技术提出了几点看法。     

红外目标识别图像复杂度度量方法综述

红外图像复杂度度量方法不仅可以用于描述目标识别面临的复杂场景变化,而且在红外成像系统性能预测与评估、目标识别算法性能对比、建立和改进目标获取性能模型等方面也有广泛而重要的应用。给定了红外目标识别图像复杂度的定义,对该领域近年来最新出现的和部分经典的度量方法进行系统的归纳总结和对比分析,提出了度量方法选择的依据,指出了现有度量方法的缺点和不足,并指出红外目标识别图像复杂度度量未来将向着融合多种特征或者综合多种度量方法的趋势发展。     

红外成像系统综合性能评价方法研究

红外成像系统性能评价是红外成像系统总体技术的重要组成部分。在对红外成像系统各单项性能评价模型分析比较的基础上,对国内外几种典型的红外成像系统综合性能评价模型进行了比较研究,并重点对传统和修正的点源、面源红外成像系统作用距离方程进行了相关探讨,这为红外成像系统的性能评价提供了可靠的理论基础。     

星载推扫红外传感器成像仿真技术研究

星载推扫红外传感器成像仿真是空间光学探测系统仿真的关键技术之一。文章介绍了星载推扫红外传感器中对目标成像的一种仿真方法。首先介绍了成像仿真原理和流程;然后推导了传感器成像仿真系统中的坐标变换关系、建立了传感器成像仿真模型;最后进行了仿真实验,合成出了部分目标/背景仿真图像。     

TOD Performance Theoretical Model for Staring Thermal Imagers

The TOD (triangle orientation discrimination threshold) metric, as a promising sensor performance measure, is suitable for all types of thermal imaging systems and corresponds to the field performance very well. Since this method was proposed, a great progress has been made in some aspects, such as experimental validation, field performance, and TOD sensor performance model. However, what is still missing is a TOD curve prediction model similar to MRTD (minimum resolvable temperature difference) equation. Here, an equation-based TOD performance model was first developed focusing on staring thermal imagers. Specifically, spatial distribution of the triangle standard test pattern is described quantitatively. Resolution transfer characteristic of the staring infrared imagers is modeled with linear system theory, and system noise is characterized with the introduction of three-dimensional noise model. The modulation effect of overall subsystem of staring thermal imager on the non-periodic triangle standard pattern is analyzed. The matched filter idea is adopted to characterize quantitatively the spatial integration of the eye to signal and various noise components over the triangle pattern area, and the perceived signal-to-noise ratio of the staring thermal imager is derived. Then, the TOD performance theoretical model is established. Comparing with experimental results, this theoretical model gives reasonable prediction of the TOD performance curve of staring thermal imagers. Although more tests and modifications are required, these preliminary results suggest that this model can be developed into a model that predicts the TOD for all kinds of sensors.     

TOD Performance Model for Staring Thermal Imager with Machine Vision

A triangle orientation discrimination threshold(TOD) performance theoretical model is derived for the staring thermal imager based on machine vision. Specifically, how to obtain the TOD curve based on machine vision is briefly described. The spatial frequency distribution of the triangle test pattern is first determined. The transform and response characteristics of the non-periodic triangle pattern and its background clutter through machine vision-based thermal imager are analyzed. The three-dimensional matched filter is adopted to characterize quantitatively the spatial and temporal integration of image enhancement algorithms to the output triangle pattern signal, various noise components and background clutter, and the signal-to-interference ratio (SIR) of the triangle pattern output image is derived for the staring thermal imager based on machine vision. Then, the TOD performance theoretical model is established by assuming that the output SIR is equal to the threshold SIR_75% determined by the discrimination criteria of machine vision. Preliminary simulation and experimental results show that this theoretical model can give reasonable prediction of the TOD performance curve for staring thermal imagers based on machine vision.     

Field Performance Prediction Method Based On Contrast Metric Of Target Sub Regions

The field performance prediction of infrared imaging system is an important subject in infrared imaging field. In this paper, a novel method for predicting TA (target acquisition) performance is proposed, which combines the TOD (triangle orientation discrimination) threshold curve with an improved contrast metric based on the temperature in target sub regions. Specifically, the target is first subdivided into some sub regions with different target/background differential temperatures according to its thermal structure distribution. The number of equivalent triangle patterns across each sub region is calculated utilizing its effective size, the apparent temperature difference line, and the TOD curve. Further, the total number of equivalent triangle patterns over the integral target is achieved. Combining the TOD criteria, the target acquisition ranges for different discrimination (detection, recognition, and identification) levels are obtained by solving a set of equations. Comparisons with the preliminary experimental results show that this new TA approach can provide reasonable prediction of field performance.     

表征光电成像系统性能的两种不同方法

比较了表征光电成像系统性能的两种方法———最小可分辨温差法/最小可分辨对比度(MRTD/MRC)法与三角形方向辨别(TOD)法在测试样条、测量方法、适用范围、性能预测精度等方面的差别,分析了这些差别的产生机理,展望了TOD法在未来光电成像系统性能评估和测试领域的应用。     

红外成像系统中MRTD测试方法的研究

阐述了评价红外成像系统性能的最主要参量MRTD的实验室测试方法,分析了国际上提出的用来改进和替代经典MRTD的方法及所应用的性能模型,比较了MRTD-ID、MTDP、TOD三种替代方法的优缺点,指出TOD方法在未来红外成像系统评价中将起到很重要的作用。     

TOD在红外成像系统性能表征中的应用

针对具有图像增强技术的传感器,提出了一种基于TOD的成像系统性能表征算法。首先,将经过红外成像系统仿真模型作用之后的效应样条存入数据库;然后,组织观测者对效应靶标样条和图像增强之后的样条进行判断;最后,拟合判别结果,并比较分析。     

基于模糊模式识别红外成像系统TOD 参数测量

介绍了用于红外热成像系统性能评估的三角方向辨别阈值(TOD)法。通过对TOD参数测试理论的分析，探讨基于模糊模式识别的客观法红外热成像系统TOD测试的基本方法和硬件组成，给出实现客观法TOD测量的图像处理、特征提取和模糊综合评判方法。     

基于模糊模式识别红外成像系统TOD 参数测量

介绍了用于红外热成像系统性能评估的三角方向辨别阈值( TOD) 法。通过对TOD 参数测试理论的分析,探讨基于模糊模式识别的客观法红外热成像系统TOD 测试的基本方法和硬件组成,给出实现客观法TOD 测量的图像处理、特征提取和模糊综合评判方法。     

一种表征红外成像系统性能的新方法

介绍了一种评估红外成像系统性能的新方法－三角方向辨别（TOD）法，通过对TOD法进行分析，阐述了TOD法的基本思想，研究了TOD准则的产生机理及其在红外成像系统现场性能评估方面的实现方法，比较了最小可分辨温差（MRTD）法与TOD法各自的优缺点，展望了TOD法在未来红外成像系统现场性能评估和测试领域的应用。