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。     

中波红外与长波红外推扫成像性能分析

基于长线阵中波红外和长波红外探测器的推扫成像技术,是实现高空间分辨率和高温度分辨率卫星对地观测的技术途径之一。随着长线阵红外探测器的发展,该技术受到高度关注,并已在一些领域得到应用。介绍了中波红外和长波红外谱段成像特点以及基于长线阵中波红外和长波红外探测器的卫星推扫成像技术发展现状。重点根据中波红外和长波红外谱段的波长、温度为300 K 目标的辐射强度以及光学系统和探测器参数,分析了它们的成像性能,包括调制传递函数(MTF)、地面像元分辨率(GSD)和噪声等效温差(NETD)。对于常温目标,在积分时间足够长的情况下,保持相同的MTF,中波红外比长波红外推扫成像可实现更高的空间分辨率和温度分辨率。结合分析结果,对充分发挥这两个谱段的成像性能提出了建议。     

红外成像系统仿真技术的现状与未来

利用计算机进行红外成像系统的仿真有助于系统的整体设计,同时也是评价系统性能的有力工具。人们在这一领域做了大量工作,并取得了良好的效果。 文中概述了红外成像系统计算机仿真技术所采取的重要技术路线、研究方法和研究成果的现状,介绍并比较了现有的几个典型仿真模型,并提出了几点看法。     

凝视红外成像制导系统数学建模与仿真技术

基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义。     

长波红外成像制导仿真技术研究

随着新一代防空战术导弹武器系统及红外对抗技术的发展，红外成像制导武器系统的研制、改进和评定，以及相应的红外成像制导半实物仿真技术和红外目标／环境图像模拟器等关键技术已经成为军用技术仿真领域的热点。文中详细描述了长波红外成像制导仿真技术、红外液晶光阀、锗-硅正交偏振分束器、红外照明光学系统等。对基于红外液晶光阀的视频／红外动态图像转换系统研究，实验结果表明，输出的红外动态图像轮廓清晰、灰度丰富、响应时间最快为40ms，空间分辨率优于171／mm，性能指标已达到要求。     

线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正

线阵高光谱相机侧扫成像可以有效解决卫星遥感影像无法获取建筑物立面光谱数据等问题。阐述了课题组集成开发的线推扫式高光谱遥感监测系统组成部分及关键技术指标等;根据地面侧扫成像特点,详细推导了适合于线推扫式相机地面侧扫成像几何校正模型;给出了地理参考影像格网划分和重采样方法,并对数据采集过程可能出现的漏采现象提出解决方案。通过大量地面模拟实验,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,为同类产品的地面应用提供参考。     

红外成像传感器效应仿真

按照红外成像传感器的工作原理,光学系统、焦平面阵列探测器和信号放大电路部分的线性和非线性效应是影响输出红外图像质量的主要方面,阐述了红外传感器系统模型的建立流程和仿真系统的实现步骤.仿真实验表明叠加了传感器效应的红外仿真图像置信度明显提高,可作为信号源对红外成像系统进行客观测试和评价.     

红外成像制导中前视图的仿真技术研究

红外成像制导技术已发展成为精确制导技术的重要方向之一.但由于成像制导过程中获取的前视图像存在几何失真,它是影响图像匹配性能的一个很重要的因素.分析了前视传感器末制导的工作方式,在此基础上,建立了成像的视场模型.广义坐标系可以把透视变换化为线性变换以便于计算,本文采用广义坐标表示图像的透视变换,推导了从世界坐标系到成像坐标系的变换矩阵,以及变换前后图像问的坐标对应关系.在假定成像平台俯仰角、滚动角参数条件下,应用该算法实现了正摄图对前视红外图像的模拟仿真.     

红外成像制导仿真技术分析研究(一)

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展状况，分析探讨了红外成像仿真的工作原理、系统组成，设计要求及其关键技术，展望了红外成像制导仿真技术的发展趋势。     

红外成像制导仿真技术分析研究(二)

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展状况，分析探讨了红外成像仿真的工作原理、系统组成、设计要求及其关键技术，展望了红外成像制导仿真技术的发展趋势。     

基于结构相似度和保真度的红外成像传感器仿真评价方法研究

红外成像传感器系统典型效应建模与仿真的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,因此研究红外成像传感器系统的典型效应仿真评价方法具有十分重要的意义。针对目前红外成像传感器仿真评价方法不足的问题,基于结构相似度(Structural Similarity,SSIM)和保真度提出了一种红外成像传感器仿真图像验证评价方法。采用SSIM评价了仿真图像的亮度、对比度和结构相似度,并采用保真度评价了仿真图像的空间几何特征和灰度特征。实验结果表明,该方法可有效评价红外成像传感器的模糊、噪声等退化效应,适于对红外传感器建模与仿真图像进行客观质量验证与评价。     

某大视场机载摆扫红外扫描仪几何成像仿真与误差分析

为了分析大视场高空间分辨率红外多光谱扫描仪系统误差的影响,为检校方案的确定提供依据,通过利用严格成像模型对机载摆扫红外扫描仪进行成像仿真分析。针对红外扫描仪摆扫系统中相机投影中心与稳定平台回转中心不重合的设计特点,重点研究相机安置误差与POS系统安置误差的相关关系。仿真实验表明:相机安置误差与POS系统安置误差对定位精度影响规律基本一致,两者存在较强相关性但随着摆扫角度增大而减小;在摆扫幅度小于20 时,相机安置误差可合并到POS系统安置误差。该结论可为后期的检校方案设计提供参考。     

长波红外双线列探测器推扫图像配准技术研究

宽波段成像仪上搭载了一个双通道长波红外相机,采用推扫方式成像。分析了相机获取的2个通道遥感图像存在的3种失配变换类型,结合 SIFT 特征算子,给出了一组配准参数,配准精度达到亚像素级,满足了利用双通道遥感数据和分裂窗算法反演地温的需求。     

滤波器提高红外成像性能

自第二次世界大战以来,红外成像技术在工业和国防方面得到了广泛的应用.现代的红外成像系统已普遍克服过去所存在的功耗大、探测器致冷系统笨重等问题,但现在却面临新的挑战:创造可飞行、可运载、可消费的小型轻质器件.现代的红外成像系统必须坚固得足以承受机械振动,并且特别灵敏以便实时获取图像.频率快变是现代红外成像系统必不可少的一种性能,只有这样,才能同时或者近乎同时对红外波段内的多个波长进行采样.为了解决这些问题,新的技术已使红外系统中的色散元件发生了变化.     

动态红外景象仿真技术的研究

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展现状,分析讨论了红外成像仿真系统的构成及工作原理、技术要求。根据DMD工作原理设计了一套实验室仿真装置。     

红外传感器的未来趋势

第一代红外传感器系统已在军用航空电子学系统中得到充分确认。热成象仪和图象识别仪被用于增强视觉,以便在夜间进行调整低空飞行。红外系统被用于行扫描侦察。脉冲激光系统则被用于测距和目标定位。现有的热成象仪采用光机扫描器和少量红外探测器,因而相对说来比较复杂。而且成本较高。目前的研究目标是生产大型的两维列阵,这种列阵将可以用于生产比较简单和可能比较便宜的高性能系统。在许多情况下,还将可以取消低温致冷要求。激光研究已经使人们能够制造对人眼安全而且将能够确定速度和距离的相干激光雷达系统。目前,这些技术 正在一些新的航空电子学系统中进行演示。这些新的航空电子学系统包括将热成象仪同激光定位仪结合在一起的热成象仪机载激光指示器（TIALD）、激光雷达系统如用于测量实际气流速度的机载激光实际气流速度系统（LATAδ）以及用于探测象电力电缆线之类障碍物的通用电气公司航空电子学电缆预警系统（LOCUS0。     

红外偏振成像技术研究

偏振成像技术是近年来国内外成像技术研究的重点,具有重要的应用价值。概述了红外偏振成像系统原理、组成及其特点,介绍了该技术国内外的研究概况,重点分析了中波/长波红外偏振成像装置以及红外偏振成像技术在人工目标识别上潜在的优势。最后对红外偏振成像技术的未来发展趋势进行了展望。     

光机扫描红外成像系统的串扫、并扫体制比较

扫描体制对光机扫描型红外成像系统的性能和品质起着重要的作用。本文从ｌ／ｆ噪声、冷屏效果。多元探测器非均匀性对串扫、并扫两种体制的系统灵敏度影响作了分析、计算；从系统通带和探测器的缺陷对两种体制系统的成像质量的影响作了定性的分析；还对两种体制的相关技术、成本和可生产性等方面作了扼要的比较。从两种体制的分析、计算、比较中可以看出：串扫体制在系统灵敏度、成像质量以及相关技术、成本和可生产性等方面优于并扫系统。因此在设计光机扫描型红外成像系统时，应把扫描体制作为重要的因素加以考虑。作为产品的规划则更应重视扫描体制的选择。