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红外成像系统性能评估方法研究

何国经  
【摘要】: 随着新工艺、新结构和新技术的引入,影响新型红外成像系统性能的因素发生了明显的变化,针对以往典型性能评估方法和模型对这些新技术考虑不足或没有考虑的问题,本文从三个方面开展了针对新型红外成像系统的性能评估方法研究,以适应不断发展的新型红外成像系统性能评估的需要: (1)基于全数字仿真的成像系统性能评估。利用三维场景模型和红外成像系统模型,结合三维驱动引擎及显示交互技术,完成成像红外导引系统模型与三维场景模型的对接,建立了综合考虑目标-背景-大气-成像系统的全数字仿真模型,实现了基于数字仿真的红外成像系统性能评估; (2)基于客观TOD判别模型的成像系统性能评估。以人眼视觉系统的信号传递特性以及眼/脑系统信息处理特性为基础,结合三角形方向判别阈值法的特点,建立了用于替代观察者进行TOD测量的客观判别模型,开展了客观判别模型与观察者的对比试验。分析结果表明,在常用的角空间频率范围内,客观判别能够准确预测观察者对三角形样条方向的判别性能,可以替代观察者进行TOD曲线测量,从而实现更为准确的成像系统性能评估; (3)基于背景杂波度量的成像系统性能预测。首先结合红外成像系统的信号传输和处理过程,分析了背景杂波的本质与属性,以及背景杂波对红外成像系统目标获取性能的影响。其次,针对不同的杂波评估需求,建立了两种杂波度量尺度:基于结构相似度的背景杂波度量尺度以及基于CRLB的背景杂波度量尺度。开展外场测量试验,获取试验处理数据。试验结果分析表明,两种杂波尺度都与背景信号对目标探测系统的干扰有很好的一致性,可以用于ATR系统目标获取性能预测。


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