马赛克战对海军体系作战关键技术发展的启示

随着各国军事实力的不断发展与提升,以中美俄等为首的军事强国面临着前所未有的机遇与挑战.为应对不断变化的未来战争,美军在2017年首次提出马赛克战新型作战概念.为了阐述马赛克战产生的背景及重要意义,首先,汇总梳理了美军自20世纪90年代至今作战概念的发展演变;然后,通过深入分析马赛克战,提炼出马赛克战的三点技术优势,能够...     

红外系统中渐晕效应的模拟方法研究

渐晕是红外光学系统中普遍存在的现象,导致最后产生的红外图像存在不应有的亮暗失真情况。对渐晕产生的原因进行了分析,实际系统中不仅有几何渐晕还有透镜造成的渐晕,这两者共同影响图像质量。根据渐晕产生的原因,基于图像像素处理法和光线追迹法建立渐晕效应的数学模型,得到仿真图像并对仿真结果进行分析。理论和实验结果表明文中建立的模型更加完善,有利于红外传感器总体系统的仿真。     

红外焦平面阵列非均匀性的校正方法研究

针对读出电路与探测器产生的非均匀性,并对递归最小二乘非均匀校正算法(RLS算法)进行扩展和改进,提高非均匀校正的精度和算法的收敛速度。首先对红外焦平面阵列的非均匀性进行建模仿真,根据建立的模型利用局部恒定统计法对读出电路产生的非均匀性进行校正,然后采用自适应中值滤波算法(RAMF算法)对图像进行预处理,从而提供给后续RLS算法具有较低噪声的图像,实现RLS算法对探测器的非均匀性校正。仿真结果表明提出的算法能够有效地抑制读出电路对校正精度的影响,消除图像的非均匀性,同时采用RAMF算法对图像的预处理过程,能够加快RLS算法的收敛速度,提高信噪比,获得较好的非均匀性校正效果。     

填充因子对微扫描系统成像质量影响分析

填充因子是探测器阵列设计的一个重要参数,因此有必要研究填充因子对微扫描系统成像质量的影响。以22微扫描方式为例,在详细分析微扫描技术能够减少由探测器欠采样造成的混淆效应的基础上,仿真了不同填充因子下的输出图像,引进结构相似度(SSIM)的评价指标,从图像质量评价的角度对仿真图像进行定量分析。仿真结果表明填充因子的增大能够减少混淆效应,提高成像质量。指出探测器填充因子的增大虽然能提高成像质量,但是对成像质量的影响是有限的,对图像的改善程度不大,并不是影响像质的主要因素,这对微扫描成像系统的设计提供了理论和应用参考。     

红外成像传感器系统非均匀性成因研究

从探测器的响应特性、光学系统的相对辐射和外壳的杂散光三个方面对红外成像传感器系统非均匀性的产生原因进行了理论研究。红外焦平面阵列中,探测元与探测元间的结构及材料差异会影响量子效率及暗电流,从而影响探测元的响应特性。光学系统主要通过光瞳畸变矩阵影响场景辐射通量的分布,光学系统本身的辐射对非均匀性的贡献可以忽略。外壳的杂散光可分为高温部分和低温部分,忽略低温部分,引入系统冷屏效率的概念,建立了高温组件的辐射模型。该理论研究对光学系统的设计及非均匀性校正具有一定的参考意义。     

红外焦平面阵列的非均匀性仿真方法研究

在研究红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array, IRFPA)非均匀性校正算法的过程中, 需要通过仿真获取大量带有非均匀性信息的目标图像。根据IRFPA非均匀性的产生机 理,分别建立了探测元非均匀性、读出电路非均匀性和漂移噪声的数学模型,并利用这些 模型在理想图像上分别叠加了这三部分的非均匀性,最终获取了目标图像。在仿真过程中,假设非均 匀性噪声符合高斯分布,通过设置模型系数使其具有不同的均值和方差,可以实现 不同程度的非均匀性仿真。由于考虑了漂移噪声,本文方法的仿真结果更为符合实际情况。     

采样红外成像系统的混淆效应研究

对红外焦平面阵列而言,欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程,在时间域分析了探测器的采样过程,在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响,根据混淆产生的机理,分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明:对周期目标会有混淆失真现象,改变了图形的几何形状,对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小,噪声对图像的影响占主导地位,而在高空间频率内混淆失真严重,噪声影响小,这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。     

红外传感器采样与光学模糊效应的仿真研究

准确逼真地生成红外目标的仿真图像需要准确模拟红外传感器效应。采样和光学模糊效应是红外传感器典型的主要效应。首先讨论了采样和模糊效应的数学模型。然后,同时考虑这两种效应,采用光线追迹的方法将两种效应的算法融合成一种,提出一种新的数学模型。根据建立的模型,得到采样与光学模糊效应共同作用的仿真图像。实验结果表明,所建立的仿真模型能够体现出采样和模糊效应对图像的退化作用,有利于提高计算的准确性和有效性,提高了红外图像模拟的置信度。