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舰船目标红外中/长波特性分析与检测方法研究

张胜辉  
【摘要】:舰船在现代海战中发挥着越来越重要的作用,作为其它武器装备的载体或者发射平台,对其的检测跟踪意义重大。在复杂的海天背景中检测出舰船目标,是军事侦察的一项重要课题。本文在大量实测与仿真舰船目标红外图像的基础上,分析总结出舰船目标的红外辐射特性,提取了相关的辐射特征,运用理论分析和实验验证的方法,提出了基于Choquet模糊积分的舰船目标双色红外检测方法。论文主要从舰船目标红外图像仿真,舰船目标红外辐射特性以及舰船目标检测三个方面进行了理论分析和实验研究。主要内容包括:(1)对传热学的基本理论进行了论述,详细介绍了热传导、热对流、热辐射三种传热方式,系统阐述了传热学的一些基本概念及其遵循的基本定律,并对每种方式的传热过程与热量变化计算方法进行了研究。(2)对红外图像仿真进行了研究,基于实测的舰船目标红外图像,生成舰船的三维模型,结合舰船的材质结构与气象环境条件,得到全天候的舰船目标的温度场分布特性与红外仿真图像。(3)对舰船目标红外辐射特性进行了研究,分别从实测和仿真图像中提取舰船目标的辐射特征,得到不同时刻不同波段的舰船目标红外辐射统计特性,并将实测数据和仿真数据得到的统计特性进行比较与修正。(4)对双色红外舰船目标检测方法进行了研究,将模糊积分的思想应用到舰船目标融合检测方法中,分析了基于像素灰度值、局部梯度以及局部多尺度方差的舰船目标检测方法的特点,提出了基于Choquet模糊积分的舰船目标双色红外融合检测方法。实验结果表明,该方法能有效的从海天背景中提取出舰船目标,并提高了舰船目标检测的检测率。论文研究表明,基于Redtherm软件的红外图像仿真结果具有较高的可信度,仿真的方法对研究红外仿真具有一定的借鉴意义;基于Choquet模糊积分的双色红外探测方法可以有效检测出海天背景下的舰船目标,且对复杂背景下舰船目标的检测具有明显的优势,检测方法具有重要的军事应用价值和一定的学术价值。


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