一、红外成像系统:设计、分析、建模与测试Ⅺ（论文文献综述）
楼晨风[1]（2021）在《线列红外成像系统目标检测关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着红外成像技术的不断发展,红外成像系统现已具有探测距离远,探测灵敏度高,抗干扰能力强,可全天时工作等优点,在工业,安防及国防领域发挥了重要作用。在红外成像系统中,红外目标的检测与识别算法扮演了重要角色。近年来,国产处理器蓬勃发展,但其种类与性能依然与世界先进水平存在一定差距,因此,本文立足于现有国产处理器平台,围绕复杂背景下红外目标检测的客观难点,提出了一种可扩展的异构计算框架,并设计了对应的红外目标算法。着重进行了:（1）针对线列扫描探测器优化的快速红外目标预检测算法研究。该算法针对线列探测器的带状噪声特点,定义了衡量离散像素圆度的指标,并提出了一种利用疑似目标的圆度对噪声和目标进行快速分类,最后利用局域分割得到目标的方法。该方法的计算速度具有较佳的伸缩性,在国产DSP上最高可提供4000万像素/秒的目标识别性能,同时具有低虚警率和优于典型实时检测算法的识别率。（2）基于梯度增强的红外小目标检测算法研究。该算法针对（1）中难以判别的场景,利用红外目标的梯度对称性和线列探测器校正方法存在的不足,提出了一种在梯度空间上对红外目标进行多尺度融合增强的算法。首先,计算图像四方向上的前向差分图,寻找差分图中的互补像素,增强互补像素的对比度,并积分还原图像,然后融合叠加不同尺度,不同方向的增强还原图像,最后利用背景杂波的峰-峰值计算自适应分割阈值,分割红外小目标。算法实验表明,该算法具有较佳的小目标检测能力,在高对比度的复杂场景下,具有优秀的识别率与虚警率,同时计算开销较低。（3）基于深度学习的红外目标检测难度估计算法。利用深度学习直接对红外小目标进行端到端检测存在缺少训练集的困难,而通过合理的阈值或参数设置,传统特征工程目标检测算法在红外小目标的识别率上仍具有提升空间,因此,本文提出一种名为iRCNN的多重网络阈值估计框架,利用多个子网对待检测区域进行阈值估计并加权获得预测阈值,且利用子网预测结果的分布特性导出预测阈值的可信度,最后综合两者以指导传统算法的阈值确定。实验表明,相较于Ranking-CNN,iRCNN网络结构更适合对算法阈值进行基于场景的动态估计,且效果优于人为设置的固定阈值或超参数。（4）基于运动特性建模的低帧率航迹匹配算法。由于线列红外探测器产生的图像帧率低,小目标帧间相关性差,传统的多帧红外小目标检测算法往往不能很好地对航迹进行估计,因此,本文对红外小目标的运动特性进行建模,利用小目标之前的运动特性估计目标机动能力,并以此确定搜索空间,最后利用搜索空间边界条件构建目标评价函数,对红外小目标进行自适应拟合,最终获得航迹。实验表明,该方法对机动目标具有良好的检测能力。（5）一种实时目标检测系统设计。针对我国对芯片生产独立自主的追求,利用本文所提及的各种技术,本文提出了一种异构计算框架,以融合DSP和通用计算机的优势实现实时目标检测。首先,在系统运行前,利用iRCNN网络对整个空域进行背景阈值预标定,以降低深度学习方法对性能的需求;其次,发挥DSP的实时处理能力,利用DSP对整个红外图像场景进行实时检测,产生对应的粗检测区域;然后,整合梯度空间小目标检测算法与iRCNN的预测阈值,对粗检测区域进行详细检测,分割获得疑似目标,并使用航迹匹配算法整合目标输出结果。该框架在提供较高性能的目标检测能力的前提下,通过充分优化算法流程,掩盖了线列扫描探测器的低实时性问题,具有较高的实用价值。
郭丽文[2]（2021）在《基于TTP准则的红外成像系统性能评估技术研究》文中研究指明随着红外成像技术的不断发展、前沿的新技术对红外成像系统开发设计上的优化,红外热像仪在军事、工业、生活各个领域的应用场景也在不断拓宽。由于2020年新型冠状病毒引起的肺炎疫情的迅速扩散,利用红外热像仪在公共场所进行精准的体温监测成为了相关领域的重点研究内容,红外热像仪性能的好坏将直接影响体温监测的准确性,对疫情防控工作至关重要。因此对于用于体温监测的红外热像仪,建立全面、科学的性能评估模型,准确预测其固有性能与现场性能,并以性能模型为根据,为同类红外热像仪的优化设计提供新的标准与依据,是当前迫切需要解决的问题。本文针对以上提出的研究目标,共做了以下几个方面的工作:（1）分析了红外成像系统的各个组成模块中影响成像的物理因素,利用调制传递函数对物理效应进行量化,建立红外成像系统仿真模型,表征成像过程对输入信号的影响;（2）以目标任务性能（TTP）准则为理论基础,在对人眼视觉系统进行准确建模的基础上,建立了以周期性矩形样条为目标的NVTherm IP现场性能预测模型,对所研究热像仪的目标获取性能与作用距离进行预测;（3）搭建了可以动态测量三角形方向鉴别阈值曲线（TOD）的实验平台,设计加工了包含7种不同尺寸三角形非周期标准样条的红外靶标,采用强制四选一（4AFC）的实验方法,测得在静态和动态的情况下,实验者对于不同目标背景对比度与尺寸的三角形靶标样条的正确方向判断概率,拟合得出TOD曲线以及不同亮度对比度图像的正确方向辩别概率;（4）利用三角形非周期靶标取代矩形周期靶标为辨别目标,对TTP准则进行优化,根据TOD曲线获得面对三角形靶标的人眼对比度阈值函数（TODCTF）,建立基于TOD曲线的现场性能预测模型,对目标获取距离进行预测、计算,并分别与NVTherm IP模型的预测结果、真实场景下的实测数据进行对比,验证本模型的可行性。
丁帅[3]（2021）在《机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究》文中提出机载红外搜索与跟踪系统（Infrared Search and Track,IRST）得益于其夜视、抗隐藏和穿透雾气等能力,在视觉监视和导弹制导等军事领域得到了广泛应用。通常探测的目标非常小,在焦平面上显示为暗点目标。成像过程中易受大气辐射、复杂天空背景及红外系统自身噪声等因素影响,造成红外图像中背景噪声的辐射强度高于点目标,导致点目标淹没在背景中或出现杂波,引起虚警现象。非均匀性噪声为长波红外成像系统的主要噪声来源,也是制约点目标探测达到背景极限的主要原因。因此,如何降低非均匀性噪声是红外小目标探测系统亟需解决的难题。目前,非均匀性校正方法主要分为两大类:标定类和场景类。标定类方法可分为一点、两点和多点校正方法,该类方法虽然简单易行,但无法对探测器响应非线性及漂移引起的非均匀性进行实时校正。场景类非均匀性方法有两种类型:（1）基于统计的场景校正法,此类方法依赖于像元辐射量在时间或空间上的数据统计假设,通过不断更新修正参数来完成非均匀性校正过程,其缺点是一旦某些应用场景难以满足其前提假设条件,则易产生鬼影现象。（2）基于配准的场景校正法,该类方法假设不同像素在特定时间段内对同一场景具有相同的响应,此种方法需要估计图像的帧间移动距离,算法计算量与存储量大,且误差容易累积和传递,工程上难以实现。本文在深入研究实验室标定法的基础上,针对两点标定法分析了探测器响应非线性、随机噪声、光学镜头及参考温度点选择等因素对其校正效果的影响,并通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:（1）响应非线性及随机噪声均为红外探测系统带来了非均匀性校正误差,其中响应非线性可通过多点法来解决,但增加了工程应用的复杂性;随机噪声则带来了系统的探测非均匀性背景极限,低于该极限值的目标将被淹没在此背景极限中;（2）光学镜头首先会降低探测系统的信号传递效率,其次镜头自身的辐射及透过率非均匀性等因素会引入额外的噪声,严重影响两点法校正效果;（3）选择两参考温度点时应首先保证两参考点具有一定跨度,其次待校正点越靠近两参考点则校正效果越好;（4）探测器随时间漂移的现象在很大程度上造成了两点校正法的效果变差甚至针对实际天空场景时校正失败。本文通过研究长波红外探测器漂移对非均匀性校正效果的影响,提出一种基于天空背景的自适应实时探测器漂移补偿方法,该方法可自适应的选取天空背景作为参考辐射源,对场景进行校正。经实验验证,该方法对于天空背景具有良好的探测器漂移补偿效果,且相较于两点标定校正法,本文方法可将参考源相同序列图像校正后邻域标准差由原来的60降低到4.9,将参考源不同序列图像邻域标准差由60降低到10,从而有效降低了探测器漂移引起的非均匀性噪声。针对两点标定法的弊端及场景法的算法复杂性问题,本文提出一种基于相邻像元“比值-中值法”的场景非均匀性校正方法。该方法基于邻域像元灰度值一致性的假设,通过对其与邻域像元的灰度值比值做逐帧逐像素的计算,选出该比值的中值,并依次递推计算出校正系数矩阵。实验结果表明,该方法相较于两点标定法,在减少目标图像非均匀性方面效果良好,在不同季节、气象条件下可使红外小目标探测距离提高1.2-7.7倍。该方法的适用范围广,实时性好,可在飞行过程中随时进行而无需停止成像过程,此外,还从参数数量、算法过程和所需的输入数据量等方面大大降低了场景类非均匀性校正算法的复杂度,使其更易在工程中得到应用。
赵美红[4]（2021）在《消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计》文中研究指明随着光学遥感技术的发展及其在航空航天领域越来越广泛的应用,对于成像光谱系统的技术指标,如相对孔径、光谱分辨率、空间分辨率和对弱信号的探测能力要求越来越高;同时为了适应无人机等新型遥感平台的快速发展和搭载需求,小型化、轻量化已成为机载和星载成像光谱系统的另一个发展趋势。凸面全息光栅成像光谱系统基于Offner同心结构,光学性能好、结构简单紧凑,满足轻小型化需求;而且,其应用受材料限制和环境影响很小,易实现焦面稳定性、光谱稳定性和宽波段光谱成像,适用于空间环境。因此,以凸面全息光栅为核心分光元件的成像光谱仪广泛应用于遥感领域以及与国民经济发展密切相关的各领域,如航空、国防、自然灾害、农林、资源勘探、海洋监测、食品安全、药学检测、医学检测以及加工制造等。鉴于此,本论文展开了对基于Offner同心光谱分光系统的凸面全息光栅成像光谱仪的研究,目标是研制具有自主知识产权的消像差凸面全息光栅以及消像差凸面全息光栅成像光谱仪,针对凸面全息光栅成像光谱系统消像差的理论、结构与设计方法开展相关研究,突破消像差凸面全息光栅及消像差凸面全息光栅成像光谱仪研制的关键理论与技术,并为凸面全息光栅成像光谱仪的批量化生产提供条件。本论文的研究内容主要分为以下几个部分:第一,提出了采用消像差凸面光栅作为Offner成像光谱仪核心分光器件的设计方法,与传统的凸面光栅相比,消像差凸面光栅同时具有分光和像差校正能力,可以对因色散而引入的系统像差进行校正,保留了标准的双元件三反射系统的同心结构,克服了传统的凸面光栅成像光谱系统消像差技术的缺陷。第二,建立了凸面光栅成像光谱系统的像差理论模型。基于费马原理,推导了凸面光栅成像光谱系统的像面点列图函数,构建了凸面光栅成像光谱系统的各类像差关于凸面光栅记录参数与使用结构参数的函数关系,并通过MATLAB仿真软件与ZEMAX光学设计软件对凸面光栅成像光谱系统进行了建模与仿真分析,为应用于成像光谱仪的消像差凸面光栅的优化设计提供了理论指导。第三,设计了应用于Offner同心罗兰圆结构的消像差凸面光栅。针对凸面光栅成像光谱系统的主要像差——像散,分析了凸面光栅成像光谱系统的聚焦条件,推导了光栅刻线函数系数与凸面光栅成像光谱系统像散的数学关系,并基于光程函数理论对凸面光栅成像光谱系统进行了消像散的优化设计。第四,基于凸面光栅的像差校正理论,开展了消像差凸面光栅及成像光谱仪的一体化设计研究并对光学系统的成像性能进行了评价。依据凸面光栅刻线函数拟合的优化方法,对凸面光栅成像光谱系统进行一体化优化设计,并针对成像光谱仪的前置望远系统与成像光谱系统数值孔径的匹配问题,采用多重结构优化的方法,对整体系统的像差进行均衡分配,实现了全工作光谱范围内的高质量成像。第五,基于全息再现原理,优化设计了消像差凸面全息光栅的曝光结构。依据光程函数理论,建立了非球面波曝光系统的理论模型并推导了点列图均方根优化函数,结合Offner中继成像系统的成像特性与全息再现原理,以全局化的优化算法——遗传算法对消像差凸面全息光栅的曝光系统与其成像光谱系统进行一体化优化设计,对优化设计的消像差凸面全息光栅成像光谱系统的性能进行分析,为消像差凸面全息光栅的可行性提供了技术保障。
王霄[5]（2020）在《空中目标红外辐射特性分析与成像仿真技术研究》文中研究表明空中目标的红外光谱辐射特性是对目标进行光电探测、识别和跟踪的重要依据之一,对空中目标红外辐射特性的研究在深化目标隐身技术、探测隐身目标和提高红外探测器工作效率方面都有着非常重要的研究价值。空中目标不同于空间目标,其飞行的环境条件和飞行状态具有复杂性和多变性,并且蒙皮和高温尾焰在不同波段的红外辐射特性差异很大,所以研究不同探测平台中探测器接收的多波段目标红外辐射特性对于提高红外探测器在不同工作环境中的探测效率具有非常重要的意义。飞机等空中目标的发射成本较高,并且复杂条件下的目标红外辐射特性难以获取,所以对空中目标进行红外辐射特性建模和成像仿真可以节约外场试验中耗费的成本,缩短红外探测器的研制时间,并对其进行有效的评估。本论文针对空中目标探测和识别的应用需求,完成了对典型空中目标红外辐射特性的理论建模与成像仿真,研究了不同探测平台中目标的红外辐射特性及环境对其产生的影响以及目标的红外成像仿真中的关键技术并对算法进行优化,搭建了空中目标的红外成像仿真平台,为空中目标红外成像探测系统的探测器参数选择和探测角度选择提供重要的参考依据。具体来说,本论文主要做了如下几个方面的工作:1.对空中目标蒙皮、尾喷管和尾焰的多光谱红外辐射特性进行了理论分析和建模仿真;基于驻点温度法计算蒙皮的表面温度,分析了目标飞行速度、飞行高度和飞行所处的地表环境对蒙皮红外辐射的影响;基于C-G谱带模型法,并考虑碰撞展宽效应和多普勒展宽效应对尾焰进行建模,分析了高温尾焰在短波波段的红外辐射特性。2.对空中目标红外场景仿真中的关键技术进行了研究,针对探测器接收的目标自身红外辐射的问题,综合考虑太阳辐射、地面辐射和天空背景辐射,建立蒙皮表面的热平衡方程,计算表面温度分布,使用光线投射算法对目标面元进行可见性分析,计算可见面元的自发红外辐射;针对红外场景仿真软件中的环境辐射问题,建立了基于Cook-Torrance算法的反射辐射模型,将目标表面面元看作微面元,充分考虑了场景中的各种环境光源,基于概率模型计算目标面元对环境辐射的反射。3.针对空中、地基和天基探测平台,分析探测角度、飞行姿态角、大气传输、环境辐射和探测波段对探测器接收的目标红外辐射特性的影响,使用MODTRAN的大气辐射传输软件计算探测方向上的大气路径辐射和大气透过率,使用改进的辐射度对比度模型分析不同探测条件下目标的探测效率,分析特定条件下的最佳探测角度和特定探测条件中的最佳探测波段。4.针对目标的红外辐射特性理论建模和红外场景仿真的真实性问题,将实验室环境拍摄的真实红外图像与生成的仿真图像进行对比分析,验证模型的仿真精度。本文对空中目标的红外辐射特性进行了分析,并且在上述红外场景仿真的关键技术基础上,搭建了适用于空中目标的红外场景仿真平台,为后续红外场景仿真软件的完善和整合以及探测系统的性能评估创造了条件。
彭凌冰[6]（2020）在《复杂成像探测中的微弱目标检测算法研究》文中研究表明成像目标检测、识别与跟踪是计算机视觉领域的研究热点,无论在军事还是民用领域都有着极其广泛的应用。尤其在军事领域,微弱成像目标检测在雷达探测及光电探测系统中均具有?分重要的作用,对图像中目标的检测精度将直接影响系统的探测性能。实际应用中,需要捕获目标场景的诸多细节信息,便于图像解析及对各类运动军事目标的探测与识别。由于容易受到光照条件、场景复杂度、目标运动速度及可能发生的遮挡等众多因素影响,目前现有的目标检测算法还存在鲁棒性不强、精度不高、实时性及适应性较差等诸多局限性,这将直接影响成像探测系统的目标探测性能。本文围绕复杂成像探测中的微弱目标检测方法,开展相关基础理论及应用研究,旨在进一步提高目标检测精度、降低虚警率和满足工程应用的实时性要求,以期提高成像探测系统的性能。本文主要工作包括以下几个方面:（1）对复杂成像探测系统中的目标检测基础理论进行了研究和算法仿真,包括帧差法、背景减除法、光流法以及基于这些理论的扩展和改进算法。重点针对复杂红外场景下的弱小目标检测涉及到的特有算法和理论进行了研究,如红外图像预处理、红外图像高分辨率重建及红外图像稀疏表示方法等,并进行仿真测试。总结了各种算法的适应性,为后续研究打下了坚实的基础。（2）针对复杂背景红外弱小目标检测难点问题,开展了复杂动态场景下的红外成像背景建模方法研究。重点开展了混合高斯背景建模及非参数核密度估计背景建模方法等,进行了实际场景数据的仿真、测试和评价,构建了基于背景建模和估计来解决低信噪比红外弱小目标检测的技术途径。du（3）提出了基于多尺度、多方向特征融合的红外弱小目标检测方法。即在Sheartlet变换域中引入高频系数Kurtosis最大化准则,利用复杂红外图像中的背景、弱小目标及噪声三者在分解后不同高频子带中具有不同模极大值的特性来达到抑制复杂背景及噪声的目的,解决了复杂红外场景中噪声及背景干扰下的弱小目标检测问题。（4）从红外图像目标的视觉显着性模型入手,提出了多方向多尺度高提升响应的红外弱小目标检测方法。通过设计空域八方向各向异性滤波器及不同尺度下的局部高提升滤波策略,以解决红外成像场景下的背景杂波干扰及噪声抑制问题。最后,对提出的算法进行了多组实际红外场景的仿真实验,通过与其它现有算法的对比分析,本文算法在检测率、实时性等方面有较大的性能提升,验证了本文算法的可行性与有效性。（5）提出了基于最优分数域时频分析的SAR图像弱目标检测算法。通过引入分数域时频分析理论,将常规时频分析扩展到分数阶傅立叶变换（FrFT）域,通过设计和优化分数域Gabor变换（FrGT）的最优阶和对应的窗函数,进一步提高了SAR图像的时频分辨率。最后利用分数域能量衰减梯度特征进行SAR目标的检测。通过对MSTAR数据集几种典型SAR成像目标的仿真测试,本文提出的算法具有较高的检测精度和较好的检测性能,为SAR目标检测和识别提供了新的技术途径。
赵辰[7]（2019）在《红外成像系统数字化性能样机技术研究》文中研究表明随着红外技术的发展及其在相关领域的广泛应用,红外成像系统的设计与研制工作越来越受到重视,器件工艺的进步和应用需求的不断提高也对其设计与研制提出了更高的要求,基于物理样机的传统设计和研制流程周期长、成本高,逐渐不能满足标准化、通用化、快速化的工程设计需求。因此,本文依托红外成像理论和计算机仿真技术,致力于构建准确可信的数字化性能样机,为红外成像系统工程设计及参数优化提供指导,进而缩短成像系统研发周期,主要开展的工作如下:首先,对红外成像系统工程设计的常用指标进行分析,总结成像系统设计流程并针对传感器模块的快速工程设计提出了数字化性能样机的功能需求,根据需求分析了数字化性能样机的工作原理。其次,从数字化性能样机的设计需求出发,研究了整个成像链路中各个模块对红外辐射信号的传递和转换机理。以连续输入/离散化处理/连续输出的分析模型为基础,建立了基于信号级的红外成像系统工程化仿真模型。其中,目标背景辐射建模部分提出了基于实测数据的目标背景辐射特性融合方案;光学系统部分建立了基于专业设计工具ZEMAX像质数据的工程化仿真模型,首次实现专业设计工具ZEMAX与建模仿真平台的数据互联;探测器建模部分除考虑信号传递特性、空间特性、噪声特性外,本文构建了基于像素对应关系的精确采样模型。然后,依据系统设计指标与建立的工程化仿真模型,在Windows7 64位系统上利用C++语言搭建了红外成像系统数字化性能样机平台。最后,为了验证数字化性能样机的实用性,拟定了红外成像系统的总体技术指标,同时考虑到各个模块之间的参数匹配,选择合适的探测器件并设计了相对应的光学系统,得到了设计参数。借助于本文搭建的性能样机平台模拟了成像链路中各个模块的物理效应,并对仿真的可信性进行分析,结合MRTD实验预估的作用距离,综合评估了系统的探测识别性能,与拟定的总体技术指标对比之后,为设计参数的修改优化指明了方向。本文搭建的红外成像系统数字化性能样机平台可应用于红外成像系统传感器模块设计参数下的图像仿真及性能参数计算,根据仿真及分析结果综合评估系统性能,能够为后续的参数优化指明方向,缩短系统研发周期,对红外成像系统的工程设计具有重要意义。
李清灵[8]（2019）在《水面溢油偏振特性及紫外偏振成像技术研究》文中研究指明水面溢油危害生态环境与工业生产的正常运行。及时准确发现溢油位置、溢油量、溢油类型等信息是开展污染危害分析和控制的关键手段。紫外偏振遥感是一种新型的光学遥感方式,国内外研究表明溢油在紫外波段和偏振维度具有探测潜力。为提高水面溢油的探测效率与识别能力,开展水面溢油偏振特性和紫外偏振成像技术研究具有重要的科学意义和工程价值。针对大气环境下水面溢油目标的反射光偏振特性,介绍了在Stokes表征下,光在油膜介质中偏振传输的影响因素,基于油膜的产生机理,建立光滑单层油膜物理模型。采用椭偏测量法测量油膜270900nm的光谱椭偏参数,验证了水面溢油反射偏振特性在紫外波段的鲁棒性。分析了大气环境下目标偏振探测涉及的偏振辐射传过程和数学模型,采用数值仿真手段分析了不同太阳位置、大气成分和观测角度条件下水面溢油和水的紫外反射偏振态,对偏振成像系统提出指标要求。根据系统要求提出了一种实时、大视场和高分辨率的紫外偏振成像总体方案,分析了系统方案的偏振信噪比和偏振测量误差。搭建紫外四通道偏振成像系统,完成了紫外偏振成像原理样机的集成、光校和辐射信噪比测试。提出一种用于偏振成像系统的定标方法,对研制的原理样机进行了辐射定标和偏振定标,将偏振片安装角度偏差造成的90%以上系统误差减小到低于10%。通过搭建实验平台,针对大气环境下的油膜目标完成了外场成像实验,完成了通道匹配、多维双边滤波、偏振态解算和偏振图像融合等偏振图像预处理方法。成像结果表明在外场实验环境条件下,薄油膜的紫外反射偏振度为0.8,与水的相对偏振度差为0.05,验证了油膜目标仿真结论,体现紫外偏振在水面溢油观测中的重要作用,为后续开展溢油区划分和油类分辨的深入研究奠定了坚实基础。
宋国栋[9]（2019）在《基于激光红外实验平台的制导干扰性能研究》文中进行了进一步梳理随着精确制导技术的日益发展,制导武器不断涌入现代战争中。红外制导导弹作为制导武器的一种具有被动成像隐蔽性好、使用方便等优点,该制导方式目前被广泛应用。研究发现红外成像系统在成像时极易受到激光干扰而丢失跟踪目标,导弹在制导环节中一段时间内丢失目标将导致命中率急剧下降,因此对激光干扰红外制导进行研究对武器的攻防对抗均有重要意义。为此本文首先对激光干扰红外成像系统的干扰机理进行了研究。基于理想制导环境设计了基本制导模型,通过仿真探讨干扰后制导特性的变化。在上述研究支撑下设计了真实环境下的制导模型和干扰模型且实现了不同条件下的干扰仿真。最后设计了实验平台为上述建模仿真和理论分析提供基本实验数据并进行相关实验验证。实验平台涉及红外热源控制、运动系统设计、红外图像处理、串口控制等相关技术。激光干扰红外制导主要通过干扰成像系统使导引头无法准确定位目标而导致打击偏离。论文对红外成像系统基本成像原理、激光干扰源进行了分析。设计了导引头红外图像跟踪算法。针对辐照饱和干扰和跟踪精度干扰进行了理论研究并结合实验平台提供的数据进行了干扰原理验证。基于运动学和动力学基本理论对理想环境下的制导进行了初步仿真,通过仿真探讨干扰后导弹制导率、脱靶量、过载等制导特性的变化。基于理想模型设计了真实环境下的制导模型和干扰模型并深入研究了真实环境下干扰后导弹相关制导特性的变化。设计了实验平台并对关键控制技术进行研究,实验平台主要由图像采集处理系统、运动控制系统、红外热像仪、激光控制器、快门、控制软件等构成。运动控制系统实现了±10°和±20°的俯仰和旋转,定位误差优于50",二轴转台垂直度优于50"。红外热源系统实现了精度为±0.6℃的温度控制,控制范围为室温到100℃。图像处理系统实现了 100帧/s的采集速率和5帧/s的处理速率。系统软件完成对硬件的控制和数据的存储及处理。对实验平台中转台精度、温度控制精度、图像采集速率和准确性进行了系统测试分析。设计一组激光干扰红外成像实验并将干扰下的制导模式切换时刻写入仿真模型中研究干扰后脱靶量、制导轨迹等变化。
郭乙陆[10]（2019）在《面向凝视型光谱成像系统的水下光谱图像重建方法研究》文中指出水下光谱成像技术在海洋生物识别、海洋地质调查、海洋环境监控等领域有着重要的作用。然而使用水下光谱成像技术对水下目标探测时面临诸多困难,如水体强烈的衰减作用造成光线能量的衰减及光谱特征的改变、强烈的散射光线淹没特征信号等。针对以上的问题,本文设计了一套水下光谱成像系统,并设计了水下光谱图像重建算法,确保系统在水下的实用性。在水下光谱成像系统设计方面,本文设计了凝视型光谱成像仪,单次成像即可获得特定波长的光谱图像,在水下有较好的抗震性能。设计了配套的水下光源与水下激光测距系统,实现了清水中10 m以内400-700 nm波段的光谱成像及测距。开展了光谱成像仪在空气中的绝对辐射定标、光谱分辨率定标和光谱灵敏限定标,确保了系统的可靠性。在水下光谱图像重建算法方面,建立了一套包含了光谱图像的预处理算法（图像去噪与光谱图像配准）、水下光谱图像的辐射补偿算法、水下散射光光辐射矫正算法以及图像增强算法在内的完整水下光谱图像处理流程。光谱图像预处理算法中,针对水下弱光环境图像信噪比低的特点,设计了基于中值滤波与基于去噪神经网络的图像去噪算法。针对不同波段间图像错位的问题,基于SURF算子,在黑白相机的辅助下实现了任意信噪比的光谱图像配准。水下光谱图像的辐射补偿通过基于被动光源的水下图像辐射补偿方法、水下光源光场建模与基于主动光源的水下图像辐射补偿方法研究,消除了水下光衰减对光谱成像的影响。基于被动光源的水下图像辐射补偿方法主要针对于水下自发光物体。根据水下光学特性及成像规律,设计水下自发光物体的光谱成像模型,并根据模型设计水下图像的辐射补偿方法。使用手机为自发光光源,完成数据采集与模型参数定标,并验证该补偿方法的准确性。在水下光源光场建模方面,以平方反比定律为基础,依次建立空气中及水下光源光场模型。设计水下光场模型的定标方法,使用光轴上两个距离的辐照度即可实现整个水下光场的辐照度定标。依次对比水下光轴上光场与切面光场上的实测辐照度与模型辐照度,评价模型的准确性。在基于主动光源的水下图像辐射补偿方法方面,将基于被动光源的水下图像辐射模型与水下光源光场模型相结合,建立基于主动光源的光谱成像模型,实现对水下任意目标的探测。根据模型设计水下成像距离归一化算法,将所有光谱图像补偿到与定标物体相同的探测距离。采集水下8m-10m距离的光谱图像,将所有图像归一化到水下8m,分析该模型的精度。水下散射光光辐射矫正算法主要针对于水下背散射导致光谱信息扭曲及图像雾化的问题。分析辐射信号的来源,设计基于定标物体光谱反射率的去雾模型,并根据模型精确去除背散射光辐射,重建光谱图像。根据重建后的光谱图像计算光谱反射率,与实测光谱反射率做对比,分析重建算法的精度。图像增强算法主要用于提升图像的清晰度,方便人眼观察。对于运动模糊明显的图像,使用去模糊循环神经网络去除运动模糊;对于一般水下光谱图像,使用盲去模糊算法对离焦模糊及水体前向散射造成的高斯模糊做矫正,最终实现清晰的水下光谱图像重建。通过对水下光谱图像的重建,实现了准确、直观的水下目标光谱特征获取,在水下探测领域有广泛的应用前景。
二、红外成像系统:设计、分析、建模与测试Ⅺ（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、红外成像系统:设计、分析、建模与测试Ⅺ（论文提纲范文）
（1）线列红外成像系统目标检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 红外目标算法相关研究现状 |
| 1.2.1 主流红外小目标检测方法及特点 |
| 1.2.2 主流多目标航迹匹配方法及特点 |
| 1.3 本文内容及章节安排 |
| 1.3.1 研究动机 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 1.3.3 论文章节安排 |
| 第2章 基于像素聚拢度的快速红外目标检测方法 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 目标特征分析 |
| 2.2.1 线列探测器的带状噪声 |
| 2.2.2 Robinson-Guard滤波器的优缺点 |
| 2.2.3 像素聚拢度 |
| 2.2.4 像素聚拢度的作用 |
| 2.2.5 利用像素聚拢度和目标能量扩展Robinson-Guard滤波器 |
| 2.3 目标识别算法设计 |
| 2.3.1 窗口分布热力图 |
| 2.3.2 目标概率图 |
| 2.3.3 算法流程与参数确定 |
| 2.4 算法性能评价 |
| 2.4.1 在线列探测器真实图像上的性能评价 |
| 2.4.2 在线列探测器合成图像上的性能评价 |
| 2.4.3 在公开红外数据集上的评价 |
| 2.4.4 算法运行速度对比 |
| 2.5 在国产DSP上的算法简化移植 |
| 2.5.1 分支预测与受其影响的热点函数 |
| 2.5.2 针对窗口设置与移动逻辑的简化 |
| 2.5.3 针对计算ERG的简化 |
| 2.5.4 简化算法的目标检测性能 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 增强图像梯度检测红外小目标 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 线列探测器的误差分析 |
| 3.2.1 线列探测器的两点校正与高阶误差 |
| 3.2.2 基于图像梯度的局域校正 |
| 3.3 利用单向梯度图进行目标增强 |
| 3.3.1 红外小目标的梯度特性与增强约束 |
| 3.3.2 一种增强红外小目标单向梯度图的方法 |
| 3.4 基于增强单向梯度图的红外目标检测 |
| 3.4.1 堆叠抑制随机噪声 |
| 3.4.2 基于目标尺度金字塔融合图像 |
| 3.4.3 自适应局域化分割融合图像 |
| 3.5 性能测试与对比 |
| 3.5.1 使用复杂空地背景红外数据集评价 |
| 3.5.2 使用线列探测器无人机图像评价 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 基于深度学习的红外目标检测阈值估计 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 卷积神经网络的优势 |
| 4.1.2 使用卷积神经网络检测红外小目标的困难 |
| 4.2 针对特征工程算法的深度学习阈值增强框架 |
| 4.2.1 利用CNN解决回归问题的相关工作 |
| 4.2.2 针对阈值分布概率的CNN子网设计 |
| 4.2.3 iRCNN框架设计 |
| 4.2.4 iRCNN的预测误差 |
| 4.2.5 iRCNN的目标函数与交叉训练流程 |
| 4.3 实验与分析 |
| 4.3.1 数据集构建与训练流程 |
| 4.3.2 阈值预测精度分析 |
| 4.3.3 算法增益性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于有限机动假设的LM-JPDA目标航迹匹配算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于有限机动假设的JPDA |
| 5.2.1 JPDA的基本原理 |
| 5.2.2 多假设跟踪的基本原理 |
| 5.2.3 基于有限机动能力的搜索门限估计 |
| 5.2.4 量测关联概率估计 |
| 5.2.5 静止目标过滤与径向速度估计 |
| 5.3 实验与分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 基于长波红外线列探测器的实时目标检测系统设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统框架设计 |
| 6.2.1 系统硬件组成 |
| 6.2.2 图像预处理与死点去除 |
| 6.2.3 背景检测与阈值标定 |
| 6.2.4 基于DSP的目标粗检测 |
| 6.2.5 航迹拟合与目标确认 |
| 6.3 系统测试与分析 |
| 6.3.1 多场景测试 |
| 6.3.2 实时性分析 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.1.1 主要工作 |
| 7.1.2 工作的特色与创新点 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）基于TTP准则的红外成像系统性能评估技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 红外成像系统性能评估的研究现状 |
| 1.3 研究内容与研究方法 |
| 1.4 课题来源及内容结构 |
| 1.4.1 课题的来源 |
| 1.4.2 论文结构 |
| 第2章 红外成像系统的仿真模型 |
| 2.1 红外成像过程中的典型物理效应 |
| 2.2 成像系统的调制传递函数 |
| 2.2.1 光学系统的调制传递函数 |
| 2.2.2 探测器的调制传递函数 |
| 2.2.3 信号处理电路的调制传递函数 |
| 2.2.4 显示器的调制传递函数 |
| 2.3 红外成像系统仿真实例 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于TTP准则的NVTherm IP性能理论模型 |
| 3.1 NVTherm IP模型的基本量化思想 |
| 3.2 人眼视觉模型的建模 |
| 3.2.1 人眼眼球的调制传递函数 |
| 3.2.2 Barten人眼带通滤波器 |
| 3.2.3 人眼对比度阈值函数 |
| 3.3 基于TTP准则的NVTherm IP模型 |
| 3.3.1 目标背景对比度 |
| 3.3.2 系统对比度阈值函数 |
| 3.3.3 NVTherm IP模型的现场性能预测 |
| 3.4 建模实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 TOD曲线度量及性能理论预测模型 |
| 4.1 TOD度量方法 |
| 4.1.1 TOD测试靶标 |
| 4.1.2 TOD测试方法 |
| 4.1.3 视觉心理测量函数 |
| 4.2 TOD测试平台与实验 |
| 4.2.1 测试平台的搭建 |
| 4.2.2 技术指标 |
| 4.2.3 实验过程 |
| 4.3 基于TOD曲线的现场性能预测 |
| 4.3.1 基于TODCTF的人眼对比度阈值函数 |
| 4.3.2 基于TODCTF的系统对比度阈值函数 |
| 4.3.3 面向三角靶标的目标任务性能准则TTPM |
| 4.4 动态性能模型的建模 |
| 4.4.1 线性运动 |
| 4.4.2 正弦运动 |
| 4.4.3 随机运动 |
| 4.5 实验验证 |
| 4.5.1 实验测量与模型预测结果对比 |
| 4.5.2 动态测量 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 相关领域研究现状 |
| 1.2.1 机载红外搜索与跟踪系统研究现状 |
| 1.2.2 红外非均匀性校正方法研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第2章 红外小目标探测系统成像特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机载红外小目标探测系统工作原理 |
| 2.3 黑体响应特性 |
| 2.3.1 黑体 |
| 2.3.2 普朗克定律 |
| 2.3.3 黑体响应特性测试 |
| 2.4 噪声特性分析 |
| 2.4.1 三维噪声模型 |
| 2.4.2 方向平均算子D_x |
| 2.4.3 噪声组成 |
| 2.4.4 红外小目标探测系统噪声特性 |
| 2.4.5 噪声等效温差(NETD) |
| 2.5 调制传递函数(MTF) |
| 2.5.1 MTF定义 |
| 2.5.2 系统MTF测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 两点标定非均匀性校正方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验室标定 |
| 3.3 盲元替换 |
| 3.3.1 滑动窗口盲元检测 |
| 3.3.2 邻域替换盲元补偿 |
| 3.4 两点标定非均匀性校正方法影响因素研究 |
| 3.4.1 响应非线性及随机噪声的影响 |
| 3.4.2 参考温度点的影响 |
| 3.4.3 光学系统(镜头)的影响 |
| 3.4.4 探测器漂移对非均匀性校正的影响 |
| 3.5 实验与结果分析 |
| 3.5.1 参考温度点及随机噪声影响实验 |
| 3.5.2 光学系统(镜头)有无影响实验 |
| 3.5.3 探测器漂移影响验证实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于天空背景的实时探测器漂移补偿法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于天空背景的实时探测器漂移补偿方法 |
| 4.2.1 基于信息熵的自适应辐射源选取 |
| 4.2.2 基于天空背景的实时探测器漂移补偿算法流程 |
| 4.3 实验与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于相邻像元“比值-中值法”的场景非均匀性校正方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 观测模型 |
| 5.3 基于相邻像元“比值-中值法”非均匀性校正算法 |
| 5.4 实验与讨论 |
| 5.4.1 天空背景实验 |
| 5.4.2 小目标探测验证实验 |
| 5.5 非均匀性校正结果对小目标探测的影响 |
| 5.5.1 小目标探测作用距离 |
| 5.5.2 非均匀性校正结果对小目标探测的作用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 凸面光栅成像光谱仪的研究现状 |
| 1.2.1 凸面光栅成像光谱仪的应用 |
| 1.2.2 凸面光栅成像光谱仪的研究进展 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容 |
| 1.3.2 论文的结构安排 |
| 第2章 成像光谱系统的设计理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 成像光谱仪的原理 |
| 2.2.1 成像光谱仪的工作原理 |
| 2.2.2 成像光谱仪的分类 |
| 2.2.3 成像光谱仪的基本性能参数 |
| 2.3 同心成像光学系统的理论基础 |
| 2.4 同心成像光谱系统的像差特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 凸面全息光栅成像光谱系统建模及像差分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 衍射光栅设计的基本原理 |
| 3.2.1 费马原理及其应用符号法则 |
| 3.2.2 光线追迹 |
| 3.2.3 衍射光栅的光程函数 |
| 3.3 凸面全息光栅成像光谱系统的像差理论 |
| 3.3.1 光线追迹 |
| 3.3.2 光学系统的像差分析 |
| 3.3.3 理论模型的性能评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于几何像差理论模型的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 凸面光栅成像光谱系统结构参数的确定 |
| 4.2.1 凸面光栅的参数计算 |
| 4.2.2 狭缝参数的选择 |
| 4.2.3 光学系统结构参数的确定 |
| 4.3 基于变间距凸面光栅的成像光谱系统的消像散设计 |
| 4.3.1 变间距凸面光栅的设计背景 |
| 4.3.2 聚焦条件分析 |
| 4.3.3 成像光谱系统的设计结果 |
| 4.3.4 成像光谱系统评价 |
| 4.4 前置望远系统的设计 |
| 4.4.1 前置望远系统参数的确定 |
| 4.4.2 前置望远系统的结构选型与优化设计 |
| 4.5 消像差凸面光栅成像光谱仪光学系统设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 消像差凸面全息光栅的曝光系统设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 消像差凸面全息光栅的曝光光路 |
| 5.3 消像差凸面全息光栅曝光系统的优化设计 |
| 5.3.1 设计思路 |
| 5.3.2 优化函数 |
| 5.3.3 遗传算法及应用 |
| 5.3.4 优化设计实例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 创新之处 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）空中目标红外辐射特性分析与成像仿真技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 红外成像仿真技术的应用 |
| 1.3 相关领域的国内外研究现状 |
| 1.3.1 空中目标与环境红外辐射特性研究现状 |
| 1.3.2 目标红外成像仿真技术研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容及章节安排 |
| 1.4.1 论文的主要研究内容 |
| 1.4.2 论文的章节安排 |
| 第2章 空中目标红外辐射特性建模与仿真计算 |
| 2.1 算法基本原理 |
| 2.1.1 红外辐射原理与特点 |
| 2.1.2 红外辐射基本定律 |
| 2.1.3 气体辐射基本定律 |
| 2.2 空中目标的红外辐射模型 |
| 2.2.1 蒙皮红外辐射模型 |
| 2.2.2 发动机尾喷口红外辐射模型 |
| 2.2.3 尾焰流场的红外辐射模型 |
| 2.3 目标对环境辐射的反射辐射模型 |
| 2.3.1 太阳辐射 |
| 2.3.2 地球辐射 |
| 2.3.3 天空背景辐射 |
| 2.4 空中目标红外辐射特性仿真结果 |
| 2.4.1 蒙皮与尾喷管的红外辐射特性仿真结果 |
| 2.4.2 尾焰的红外辐射特性仿真结果 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 空中目标的红外成像仿真研究 |
| 3.1 空中目标的运动模型建立 |
| 3.1.1 目标的三维几何模型建立 |
| 3.1.2 目标的运动姿态模型建立 |
| 3.2 空中目标的红外辐射模型建立 |
| 3.2.1 蒙皮自发红外辐射模型 |
| 3.2.2 基于BRDF的红外反射模型 |
| 3.3 大气的红外传输模型 |
| 3.3.1 大气路径辐射 |
| 3.3.2 大气衰减 |
| 3.3.3 大气吸收 |
| 3.3.4 大气散射 |
| 3.3.5 大气辐射传输的计算 |
| 3.4 目标红外成像仿真渲染引擎 |
| 3.4.1 三维坐标系与坐标变换 |
| 3.4.2 可见面元分析 |
| 3.4.3 灰度映射 |
| 3.4.4 光栅化 |
| 3.5 空中目标的红外成像仿真多波段结果分析 |
| 3.5.1 红外成像仿真的物理参数 |
| 3.5.2 目标的红外辐射特性分析 |
| 3.5.3 仿真分析 |
| 3.6 目标的模型参数和运动参数 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 不同探测平台下空中目标的红外辐射特性 |
| 4.1 目标的红外探测参数选择分析 |
| 4.1.1 目标的红外探测模型 |
| 4.1.2 目标与背景对比度分析模型 |
| 4.2 空中探测平台下目标的红外辐射特性 |
| 4.2.1 观测高度对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.2.2 观测距离对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.2.3 观测角度对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.3 地基探测平台下目标的红外辐射特性 |
| 4.3.1 飞行姿态角对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.3.2 观测角度对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.3.3 不同地表类型对目标红外辐射特性的影响 |
| 4.4 天基探测平台下目标的红外辐射特性 |
| 4.4.1 卫星的轨道计算 |
| 4.4.2 太阳定位 |
| 4.4.3 低轨天基红外探测参数分析 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 动态红外场景仿真软件的搭建 |
| 5.1 红外场景仿真系统总体框架 |
| 5.1.1 系统结构 |
| 5.1.2 系统功能模块划分 |
| 5.2 软件系统设计及优化 |
| 5.2.1 软件系统流程 |
| 5.2.2 软件优化加速 |
| 5.3 各子模块功能介绍 |
| 5.3.1 数据导入模块 |
| 5.3.2 目标仿真模块 |
| 5.3.3 传感器仿真模块 |
| 5.3.4 综合场景生成模块 |
| 5.3.5 图像渲染输出模块 |
| 5.4 各子模块功能 |
| 5.4.1 目标模块的功能 |
| 5.4.2 红外相机模块功能 |
| 5.4.3 综合场景生成模块功能 |
| 5.5 仿真算法有效性分析 |
| 5.6 红外成像仿真软件演示 |
| 5.6.1 系统软件界面 |
| 5.6.2 软件仿真效果 |
| 5.6.3 动态红外成像仿真效果 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）复杂成像探测中的微弱目标检测算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态分析 |
| 1.2.1 成像目标检测技术 |
| 1.2.2 红外成像弱小目标检测 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第二章 成像目标视觉检测基础理论 |
| 2.1 红外成像特性分析 |
| 2.1.1 红外成像机理 |
| 2.1.2 红外图像的特点 |
| 2.1.3 典型红外背景及目标特性分析 |
| 2.2 红外图像预处理 |
| 2.2.1 图像增强 |
| 2.2.2 红外图像高分辨重建 |
| 2.3 成像目标检测技术 |
| 2.3.1 帧间差分 |
| 2.3.2 背景减除法 |
| 2.3.3 光流法 |
| 2.3.4 动态规划 |
| 2.4 红外弱小目标检测 |
| 2.4.1 空时滤波法 |
| 2.4.2 视觉显着性检测 |
| 2.4.3 基于稀疏表示的弱小目标检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于背景建模的目标检测算法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 高斯背景模型 |
| 3.2.1 单高斯背景模型 |
| 3.2.2 混合高斯背景模型 |
| 3.3 核密度估计背景模型 |
| 3.3.1 非参数估计方法 |
| 3.3.2 基于核密度估计的背景建模 |
| 3.4 实验结果与算法分析 |
| 3.4.1 实验结果 |
| 3.4.2 性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于多尺度几何分析的红外目标检测算法 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 多尺度几何分析 |
| 4.2.1 多尺度几何分析理论 |
| 4.2.2 Contourlet变换 |
| 4.2.3 Shearlet变换 |
| 4.3 基于NSST的红外弱小目标检测 |
| 4.3.1 多特征融合与Kurtosis最大化 |
| 4.3.2 基于最大对比度准则的阈值分割 |
| 4.4 实验结果与性能分析 |
| 4.4.1 实验设置 |
| 4.4.2 实验结果 |
| 4.4.3 性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于视觉显着性的红外弱小目标检测方法 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 视觉显着性模型 |
| 5.3 红外弱小目标视觉显着性检测 |
| 5.3.1 局部对比度检测模型 |
| 5.3.2 红外目标HB-MLCM检测算法 |
| 5.4 基于MDMSHB模型的红弱小目标检测方法 |
| 5.4.1 方向滤波器 |
| 5.4.2 改进的高提升响应滤波器 |
| 5.4.3 多方向及多尺度分析 |
| 5.4.4 自适应阈值分割 |
| 5.5 实验结果与算法分析 |
| 5.5.1 实验设置 |
| 5.5.2 实验结果与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于分数域最优时频特征的SAR目标检测 |
| 6.1 SAR图像及其特性分析 |
| 6.1.1 SAR成像概述 |
| 6.1.2 SAR图像特性分析 |
| 6.2 时频分析理论 |
| 6.2.1 信号的展开 |
| 6.2.2 短时傅里叶变换 |
| 6.2.3 Gabor变换及展开 |
| 6.2.4 Wigner-Ville时频分布 |
| 6.3 分数阶傅里叶变换 |
| 6.3.1 FrFT的定义 |
| 6.3.2 FrFT的特性 |
| 6.4 基于最优FrGT时频谱特征的SAR目标检测 |
| 6.4.1 二维分数阶Gabor变换 |
| 6.4.2 最优窗函数设计 |
| 6.4.3 最优阶决策 |
| 6.4.4 能量衰减梯度特征 |
| 6.5 实验结果与算法分析 |
| 6.5.1 实验设置 |
| 6.5.2 实验结果与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.1.1 工作总结 |
| 7.1.2 创新点及主要贡献 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）红外成像系统数字化性能样机技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 课题相关研究现状 |
| 1.2.1 红外成像系统性能评估模型研究现状 |
| 1.2.2 红外成像系统建模仿真研究现状 |
| 1.3 研究内容与论文结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 第二章 面向红外成像系统设计的数字化性能样机原理 |
| 2.1 红外成像系统设计指标 |
| 2.2 红外成像系统设计流程 |
| 2.3 数字化性能样机工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 红外成像特征全链路工程化建模 |
| 3.1 模型分析与仿真方法研究 |
| 3.1.1 分析模型的选择 |
| 3.1.2 仿真方法的选择 |
| 3.2 成像特征工程化建模 |
| 3.2.1 目标背景辐射特性反演 |
| 3.2.2 大气环境辐射特性建模 |
| 3.2.3 光学系统效应建模 |
| 3.2.4 探测器效应建模 |
| 3.2.5 信号处理电路建模 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 数字化性能样机设计与应用 |
| 4.1 数字化性能样机设计 |
| 4.1.1 总体结构设计 |
| 4.1.2 数据输入模块 |
| 4.1.3 成像效应仿真模块 |
| 4.1.4 性能参数计算模块 |
| 4.1.5 人机交互与数据输出模块 |
| 4.2 数字化性能样机应用 |
| 4.2.1 设计参数解析 |
| 4.2.2 成像效应仿真及分析 |
| 4.2.3 性能指标计算及参数评估 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作内容总结 |
| 5.2 问题不足及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）水面溢油偏振特性及紫外偏振成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号缩写说明 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 紫外偏振成像技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 紫外成像探测技术 |
| 1.2.2 偏振成像探测技术 |
| 1.2.3 紫外偏振光相关研究 |
| 1.3 研究内容与论文安排 |
| 第二章 水面溢油偏振特性与大气辐射传输机制研究 |
| 2.1 辐射偏振传输的Stokes表征及穆勒矩阵 |
| 2.2 辐射传输中的偏振变化 |
| 2.2.1 辐射源的偏振 |
| 2.2.2 介质界面反射与透射的偏振变化 |
| 2.2.3 散射的偏振态变化 |
| 2.3 水面溢油紫外偏振响应分析 |
| 2.3.1 水面溢油的光谱特性 |
| 2.3.2 水面溢油的紫外偏振特性解释 |
| 2.3.3 光滑水面溢油偏振建模 |
| 2.4 水面溢油光谱椭偏参数的测量 |
| 2.4.1 液体椭偏测量方法 |
| 2.4.2 椭偏测量方法在水和油样本中的验证 |
| 2.4.3 油膜样品与油、水的光谱椭偏测量结果分析 |
| 2.4.4 油膜椭偏模型的测量结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水面溢油-大气偏振传输建模与仿真 |
| 3.1 入射光偏振态和水面溢油参数对反射光偏振态的影响 |
| 3.1.1 光谱与偏振响应的关系 |
| 3.1.2 油膜厚度 |
| 3.1.3 空间位置分布关系 |
| 3.1.4 入射光偏振态 |
| 3.1.5 探测带宽 |
| 3.2 大气-水面偏振传输过程的数学表达 |
| 3.2.1 辐射在大气中的偏振传输 |
| 3.2.2 水面目标偏振传输模型 |
| 3.2.3 偏振遥感器传输模型 |
| 3.3 偏振传输方程的求解方法 |
| 3.4 大气-水面溢油紫外偏振传输建模 |
| 3.4.1 大气顶层辐射的约定 |
| 3.4.2 大气模型的建立 |
| 3.4.3 不同气候模型下紫外大气偏振仿真结果 |
| 3.4.4 粗糙表面油膜pBRDF模型 |
| 3.5 紫外大气-水面溢油偏振传输数值仿真结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 紫外偏振成像系统方案设计与误差分析 |
| 4.1 系统总体设计方案与系统组成 |
| 4.1.1 线偏振测量方法 |
| 4.1.2 系统总体设计要求 |
| 4.2 系统辐射信噪比分析 |
| 4.2.1 辐射噪声来源 |
| 4.2.2 单通道辐射信噪比推导 |
| 4.2.3 多通道系统偏振信噪比分析 |
| 4.3 系统偏振误差分析 |
| 4.3.1 消光比的影响 |
| 4.3.2 偏振片安装角度偏差的影响 |
| 4.3.3 轴外视场的偏振误差影响 |
| 4.4 探测器子系统 |
| 4.4.1 紫外响应CMOS探测器介绍 |
| 4.4.2 探测器选择 |
| 4.5 光学子系统 |
| 4.5.1 紫外镜头选型 |
| 4.5.2 紫外滤光片选型 |
| 4.5.3 紫外偏振片选型 |
| 4.6 电子学软硬件子系统要求 |
| 4.7 系统噪声与误差估算 |
| 4.7.1 系统信噪比估算 |
| 4.7.2 系统偏振误差估算 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 紫外偏振成像系统实现 |
| 5.1 系统硬件电路实现 |
| 5.1.1 CMOS探测器驱动模块 |
| 5.1.2 FPGA主控模块 |
| 5.1.3 全双工数据传输模块 |
| 5.1.4 GPS姿态模块 |
| 5.1.5 电源模块 |
| 5.2 FPGA软件设计 |
| 5.2.1 FPGA内部功能架构 |
| 5.2.2 探测器控制时序及图像采集模块设计 |
| 5.2.3 千兆以太网通信设计 |
| 5.2.4 422 通信设计 |
| 5.3 上位机软件实现 |
| 5.4 系统集成装调与性能测试 |
| 5.4.1 成像系统结构组成 |
| 5.4.2 光学装校和MTF测试 |
| 5.4.3 系统信噪比测试 |
| 5.5 系统定标及偏振响应测试 |
| 5.5.1 系统辐射定标方法 |
| 5.5.2 偏振定标方法 |
| 5.5.3 偏振定标误差 |
| 5.5.4 系统偏振响应测试及偏振定标实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 外景成像实验与模型验证 |
| 6.1 水面溢油目标实验概述 |
| 6.2 偏振图像预处理技术 |
| 6.2.1 多维双波滤波去噪处理 |
| 6.2.2 偏振成像图像融合处理方法研究 |
| 6.3 水面溢油图像处理及原理验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 完成的研究工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 偏振定标方法数学模型推导过程 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（9）基于激光红外实验平台的制导干扰性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 红外制导研究现状 |
| 1.2.2 激光干扰技术研究现状 |
| 1.2.3 仿真实验平台研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 论文内容及组织结构 |
| 2 激光干扰红外成像机理研究 |
| 2.1 成像系统及干扰源分析 |
| 2.2 目标跟踪算法设计 |
| 2.3 激光干扰红外成像系统机理研究 |
| 2.3.1 激光辐照饱和干扰研究 |
| 2.3.2 跟踪精度干扰影响研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 制导及干扰仿真建模研究 |
| 3.1 制导仿真设计 |
| 3.2 干扰对制导性能影响研究 |
| 3.2.1 制导误差和脱靶量 |
| 3.2.2 干扰后弹着点分布规律研究 |
| 3.3 制导干扰仿真建模 |
| 3.3.1 弹体模型设计 |
| 3.3.2 干扰模型设计 |
| 3.3.3 碰撞检测模型设计 |
| 3.3.4 整体制导干扰仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 实验平台设计研究 |
| 4.1 实验平台总体设计 |
| 4.1.1 控制系统整体设计 |
| 4.1.2 功能模块设计 |
| 4.2 实验平台关键控制技术研究 |
| 4.2.1 温度控制技术研究 |
| 4.2.2 红外弱小运动目标检测研究 |
| 4.3 控制软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验平台测试及实验验证分析 |
| 5.1 实验平台介绍 |
| 5.2 转台精度测试分析 |
| 5.2.1 转台定位精度测试 |
| 5.2.2 二轴转台垂直度测试 |
| 5.3 温度测试分析 |
| 5.4 图像处理测试分析 |
| 5.5 激光干扰红外制导模拟实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）面向凝视型光谱成像系统的水下光谱图像重建方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光谱成像系统的研究现状 |
| 1.2.2 用于海洋监测的光谱成像系统现状 |
| 1.2.3 水下光谱成像技术的难点及解决方案 |
| 1.3 相关技术调研 |
| 1.3.1 图像去噪方法综述 |
| 1.3.2 水下图像去雾方法综述 |
| 1.3.3 图像清晰化方法综述 |
| 1.3.4 图像配准方法综述 |
| 1.3.5 水下成像建模方法综述 |
| 1.3.6 水下光场建模方法综述 |
| 1.4 本文研究内容及主要意义 |
| 2 水下光谱成像系统设计与定标 |
| 2.1 水下光谱成像系统设计 |
| 2.1.1 水下光谱成像仪设计 |
| 2.1.2 水下光源与水下测距系统设计 |
| 2.2 水下光谱成像仪定标 |
| 2.2.1 绝对辐射定标 |
| 2.2.2 光谱分辨率定标 |
| 2.2.3 相机灵敏限定标 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 水下光谱图像预处理方法研究 |
| 3.1 水下图像去噪方法研究 |
| 3.1.1 中值滤波算法 |
| 3.1.2 基于深度学习的noise2noise去噪算法 |
| 3.1.3 实验与结果 |
| 3.2 水下光谱图像配准方法研究 |
| 3.2.1 基于SURF算法的配准方法 |
| 3.2.2 实验与结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于被动光源的水下光谱图像辐射补偿方法研究 |
| 4.1 基于被动光源的水下光谱成像建模 |
| 4.2 基于被动光源的水下光谱图像辐射补偿方法设计 |
| 4.3 实验与结果 |
| 4.3.1 实验系统及实验过程 |
| 4.3.2 模型及补偿方法评价 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 环境变换及测量不确定性对模型的影响 |
| 4.4.2 距离选择对结果的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于主动光源的水下光谱图像辐射补偿方法研究 |
| 5.1 水下光场建模 |
| 5.1.1 点光源水下光场建模 |
| 5.1.2 对远距离目标光场的近似建模 |
| 5.2 基于主动光源的光谱成像系统水下成像建模 |
| 5.3 基于主动光源的水下光谱图像辐射补偿方法 |
| 5.4 实验与结果 |
| 5.5 讨论 |
| 5.5.1 空气中光场模型的数值拟合模型对比 |
| 5.5.2 远场光场建模及结果对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 水下散射光光谱辐射矫正方法研究 |
| 6.1 基于AOD-Net的图像去雾算法 |
| 6.2 基于反射板定标的去雾算法 |
| 6.3 去雾效果 |
| 6.3.1 AOD-Net神经网络去雾效果 |
| 6.3.2 基于反射板定标的去雾算法 |
| 6.3.3 去雾方法的精度对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 水下光谱图像增强方法研究 |
| 7.1 运动模糊去除 |
| 7.2 高斯模糊与平滑模糊去除算法 |
| 7.3 光谱图像处理结果 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.1.1 与现有其他水下光谱成像方案的对比 |
| 8.1.2 工作环境对系统影响分析 |
| 8.1.3 创新点 |
| 8.1.4 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
四、红外成像系统:设计、分析、建模与测试Ⅺ（论文参考文献）
- [1]线列红外成像系统目标检测关键技术研究[D]. 楼晨风. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]基于TTP准则的红外成像系统性能评估技术研究[D]. 郭丽文. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]机载红外小目标探测系统非均匀性校正技术研究[D]. 丁帅. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [4]消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计[D]. 赵美红. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(03)
- [5]空中目标红外辐射特性分析与成像仿真技术研究[D]. 王霄. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [6]复杂成像探测中的微弱目标检测算法研究[D]. 彭凌冰. 电子科技大学, 2020
- [7]红外成像系统数字化性能样机技术研究[D]. 赵辰. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [8]水面溢油偏振特性及紫外偏振成像技术研究[D]. 李清灵. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)
- [9]基于激光红外实验平台的制导干扰性能研究[D]. 宋国栋. 北京交通大学, 2019(01)
- [10]面向凝视型光谱成像系统的水下光谱图像重建方法研究[D]. 郭乙陆. 浙江大学, 2019(01)