红外热像仿真中光学系统渐晕效应模拟研究

渐晕效应是红外光学系统普遍存在的现象,对红外成像质量的影响比较大,因此要逼真生成通过光学系统的红外仿真图像离不开渐晕效应的准确模拟.系统地提出了红外光学系统渐晕效应的仿真思路,通过光线追迹的方法对红外光学系统渐晕效应产生机理进行分析,建立渐晕效应模型,然后结合基于图像像素处理的方法对该效应进行建模仿真,并给出了仿真结果.从实验结果看,该模型的渐晕效应仿真效果较理想,有助于提高红外图像生成的逼真度.     

红外系统中渐晕的研究

热像仪观察的景物亮度或对比度通常很低,所以渐晕对热像仪性能的影响显得比较严重。文中对渐晕做了一些研究,并推导出了一个渐晕关于视场角、入瞳、入射窗以及两者之间距离的解析式。利用Ｉ类３２元热像仪系统的实际数据对该式进行仿真和线性分析,并根据仿真结果对输出图像进行补偿,以便消除渐晕的影响。理论和实验结果表明,对红外图像边缘区的渐晕补偿改善了图像的质量。     

红外光学系统出瞳与冷屏匹配方式及渐晕分析计算

红外光学系统在用于制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配问题,采用二次成像方式进行光瞳匹配导致光学系统结构复杂化使系统透过率降低,采用光学结构简单的不完全匹配方式会存在轴外视场渐晕,但能有效地提高视场中心的透过率,而红外光学系统在用于点目标的跟踪测量时往往用到的是一定范围的中心视场.在本文中,我们分析了几种不同的匹配方式并给出了用冷屏参数表示的估算轴外渐晕的计算公式以便在像差校正之前判断渐晕的大小及采用何种匹配方式以提高光学系统性价比.     

消除光学渐晕的FPGA实时校正系统

光学渐晕效应存在于大部分光学成像系统,严重影响成像质量。如何有效改善光学渐晕效应是航天光学遥感器设计的要点。采用辐射定标方法量化成像系统中光学渐晕效应的影响,并获得校正系数。采用多项式拟合方法对校正系数进行优化,拟合后校正系统减少约3个数量级,大大降低了对嵌入式系统存储资源的需求。通过多项式拟合方法有效减少了校正系数,对光学渐晕效应改善效果良好,校正前相机的非均匀性误差为13.2%,校正后非均匀性误差降至3.8%,满足一般成像系统对响应非均匀性的要求。该方法校正系数少,适合在基于FPGA处理器中实现,实时性强,资源占用少,具有工程实用价值。     

反射镜拼接相机渐晕消除方法

分析了反射镜拼接相机渐晕现象产生的原因,得出渐晕能量分布数学模型.利用MATLAB对数学模型进行仿真,得出能量分布曲线;利用渐晕数学模型求出渐晕区域后,采用函数逼近法拟合出渐晕区域内各点的补偿因子曲线,得出补偿因子和亮度值的关系;通过对辐射定标图像和外场成像图像处理后,很好地消除了渐晕现象.     

基于海洋背景红外图像的仿真系统研究

简要介绍了一种简便的基于海洋背景的红外仿真系统的设计和组成,阐述了各个模块的功能以及模块之间的联系。在实际存储红外图像素材基础上,通过直接添加模板图像,接着通过后续的处理模块来实现较好的模拟海洋红外图像中的目标的目的。从最后的结果可以看到这是一个简便有效的仿真系统。     

红外光学系统几何畸变效应模拟

红外光学系统几何畸变效应对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对几何畸变效应进行模拟。通过深入分析几何畸变的产生机理,建立了几何畸变效应的数学模型。对红外仿真图像叠加几何畸变效应进行了实验,表明叠加了几何畸变效应的红外仿真图像置信度明显提高。     

红外动态景象仿真中光学系统效应仿真

在采用数字图像注入方法对红外成像跟踪搜索系统或红外预警系统进行仿真试验中,红外动态场景仿真是仿真系统的核心技术,而光学系统效应仿真是红外动态场景仿真中的重要部分。由于仿真对象为非相干红外成像系统,光学系统效应可以只考虑其能量域内成像效应和像弥散或能量分散效应。光学系统质量一般用调制传递函数描述,可由调制传递函数计算点扩展函数,并建立基于点扩展函数的光学系统效应模型。只要调制传递函数给定准确,此方法建立的光学系统效应仿真模型的逼真度便有保证,而调制传递函数可以通过普通的光学系统测试方法获得。     

基于退化模型的图像渐晕处理技术

针对反射镜拼接光学系统中的图像渐晕问题进行讨论,从几何光学角度分析了反射镜遮挡导致的部分光线无法在像面上成像出现的能量损失问题,对渐晕能量分布进行了定量分析。根据分析结果,提出了一种适合反射镜拼接渐晕的退化模型,采用最速下降法进行模型参数的求解,推导了Hesse矩阵的相关参数,较好地解决了不规则曲面拟合的问题,进而实现了拼接渐晕的处理。实验结果表明:文中方法能够有效地估计退化模型的相关参数,处理后图像的信噪比提高了至少15 dB,有效地去除了拼接带来的渐晕失真,且达到实时应用的要求,具有广泛的应用价值。     

光纤共焦扫描显微图像渐晕校正的研究

光纤共焦扫描显微镜是一种使用单模光纤代替传统共焦扫描显微镜的针孔来形成点光源与点探测器的激光共焦扫描显微系统。本文在详细地分析了光纤共焦扫描显微镜的双振镜扫描系统产生渐晕原因的基础上,给出了渐晕校正的详细算法,并设计了与扫描采集集成为一体的硬件校正系统。     

红外成像系统仿真

基于红外设备外场试验可以获得很多系统参量,提出红外成像系统效应仿真应基于设备外场试验参量进行.分析了红外成像系统的像差效应、离焦效应、空间积分效应和噪声分布,分别就红外成像系统的光学系统效应和探测器效应进行了仿真.结合红外系统试验参量给出了红外成像系统效应仿真结果.     

动态红外场景准直投射光学系统的设计

描述了动态红外场景模拟系统的光学原理,概述了一种准直投射光学系统的设计过 程,此投射光学系统工作波段在8 ～12μm,焦距为112. 97mm,相对孔径为1 ∶1. 5,视场角为20°,入瞳距为30mm,工作距离为120mm左右。最后给出的像差曲线及传递函数曲线,表明光学系统的像质满足使用要求。     

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。     

红外成像系统噪声测量仿真研究

介绍了红外成像系统的噪声模型和测量方法,首先分析了二代红外成像系统不同于一代红外成像系统的特性.将红外成像系统噪声按时空三维空间划分为7个分量,就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,并给出了不同红外成像系统的主要噪声分量;其次,结合噪声模型给出了红外系统噪声测量方法;最后给出了实验结果,对模型结合实测数据用于噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

红外热像仿真中传感器的模拟方法研究

系统地提出了红外成像系统传感器的仿真思路.按照红外系统的工作原理,将传感器分为光学系统、探测器和灰度变换三个部分,完成了从原始的景物红外辐射到灰度图像的产生过程.最后讨论了探测器噪声对热像的影响.     

红外成像系统激光干扰饱和串音效应的仿真

分析了激光辐照下,红外成像系统饱和串音效应的机理,计算了投射到探测器表面的激光光斑半径及能量分布,建立了红外成像系统激光干扰的饱和串音模型,并利用系统仿真软件,模拟了激光辐照前后的系统成像效果,证明了激光干扰对红外成像系统成像质量的影响。     

红外警戒系统视景仿真

论述了红外警戒系统视景仿真研究的主要内容,给出了仿真软件流程。探讨了满足红外警戒系统全方位、多目标视景生成的实时性方法。     

海天背景红外成像仿真系统

设计了海天背景红外成像仿真系统:利用大气传输软件Modtran计算天空背景和太阳的红外辐射;基于JONSWAP海谱模型构建二维海面;基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射;最终可获得海天背景红外仿真图像.对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义.