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《中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)》 2015年
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特定背景下点目标探测最优波段选择方法的研究

董玉翠  
【摘要】:点目标探测的应用研究已成为国防安全领域的重要应用,在国家安全领域中发挥着不可或缺的关键作用。波段作为探测系统的重要参数对目标的探测性能具有至关重要的作用,一定程度上决定系统能否探测到目标。波段选择的不正确会导致系统的检测概率下降或者出现漏检、错检的现象。目前,国内在探测系统的波段选择上缺少系统的研究方法和统一的评价标准,很难给出最佳探测波段。针对该问题,本文采用系统仿真的研究方法,以检测概率和虚警率作为波段选择的评价标准,解决了在特定背景下点目标探测的最优波段选择问题,并提出了一种兼顾多个目标探测最优波段选择方法。系统的波段选择是为了选择出最优波段使系统的探测性能达到最优,这与目标和背景的光谱辐射特性以及系统的参数等有关。因此,本文对点目标探测的整个系统进行了建模和仿真,包括大气背景辐射数学模型、背景杂波数学模型以及整个探测系统的数学模型。针对背景杂波在系统传输过程中会受到系统非均匀性的影响,对背景杂波进行了系统修正,更符合实际情况。这部分的研究为探测性能的计算提供了重要的输入来源和理论支撑。针对波段选择的评价标准,本文建立了系统的波段选择性能评估模型,以系统的单帧检测概率和虚警率作为评价指标,并将对检测概率和虚警率的指标要求等效转化到对信号干扰比的指标要求。将系统干扰比应用于波段选择中,能有效的将信噪比和信杂比统一起来,并有利于对影响波段选择的噪声分类讨论。文章在系统的波段选择性能评估模型的研究基础上对不同目标探测的最优波段进行了选择。针对不同目标的最优波段会有偏差,本文提出了一种以备选波段集内归一化信号干扰比均值为波段选择标准的兼顾多个目标探测的最优波段选择的方法,并将该方法应用于文中的三个不同目标,最终选择出在卷云天气下最优波段是短波红外的2.73~3.13um以及中波红外的4.188~4.488um。由于系统对特定目标的探测性能会受到仪器参数的影响,本文从系统的角度上对所选波段处系统的分辨率和背景杂散光进行了计算并提出了指标要求。论文的研究为探测系统实际工程设计提供了指导性意义,所选出的波段有望用于实际探测系统中。但由于研究方法仍属于理论研究范畴,离工程化仍存在较大距离,需要用大量实验进行验证。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN215

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【参考文献】
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