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凝视型高速红外成像系统仿真

作　者: 曾凡旋
导　师: 张建奇
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 实时仿真红外空域卷积
分类号: TN216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
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内容摘要

研究凝视型高速红外成像系统成像特性、建立高速红外成像系统模型对于红外成像系统设计、系统性能评估、对抗技术研究等具有十分重要的意义。本文对红外成像系统成像过程中的物理过程进行了分析。传统仿真过程中一般采用先对图像进行傅里叶变换,再在频域进行滤波处理的方法。这样的处理流程速度慢,不能满足实时生成仿真图像的需要。为了克服仿真速度上的障碍,本文提出了一套利用高性能信号处理器的高速并行计算能力,在空域直接进行卷积计算的红外图像实时仿真系统。该系统在仿真之前,利用Modtran软件预先计算红外辐射在大气中的衰减和大气路径辐射的影响,根据实际情况生成映射表;对于滤波效应的影响,则根据所仿真的成像系统参数,预先计算出成像系统的调制传递函数MTF,对其进行反傅里叶变换,获取卷积核,利用硬件系统进行空域卷积来添加成像系统滤波效应;对于系统噪声和探测器响应特性对仿真图像的影响,则根据其作用机制,将这些影响归结成为加性和乘性的两种影响因子,分别作为加性和乘性噪声处理,利用硬件系统加法器和乘法器添加仿真效果。通过本文设计的仿真流程和硬件系统的高速并行计算能力,本系统能实现高分辨率(640*512),高速(100帧/秒)的红外成像系统效应仿真。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外研究状况  8-10
  1.3 论文的研究重点  10-11
第二章红外成像系统物理效应分析  11-31
  2.1 空气对红外辐射成像的影响  11
  2.2 光学系统  11-19
    2.2.1 能量衰减  12
    2.2.2 渐晕现象  12-13
    2.2.3 空间效应  13-19
      2.2.3.1 具有中心遮挡的衍射限光学系统的衍射效应  13-15
      2.2.3.2 像差  15-17
      2.2.3.3 散焦  17-18
      2.2.3.4 模拟结果及分析  18-19
  2.3 探测器  19-25
    2.3.1 探测器的空间效应  20-23
    2.3.2 响应特性  23-25
      2.3.2.1 非线性[24][25]  23-24
      2.3.2.2 非均匀性[32]  24-25
  2.4 信号处理电路  25-29
    2.4.1 低通滤波电路的MT Flow  26-27
    2.4.2 CCD 转移的MT FCCD  27-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章红外系统噪声  31-37
  3.1 三维噪声模型  31-33
  3.2 白噪声  33-34
  3.3 色噪声  34-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章高速红外成像系统虚拟样机的实现  37-49
  4.1 大气效应的叠加  37
  4.2 滤波理论的空间卷积运用  37-38
  4.3 空间域卷积效果分析  38-42
  4.4 响应特性及噪声的实现  42-43
    4.4.1 响应非线性、响应度非均匀性以及噪声模拟模型  42
    4.4.2 响应非线性  42-43
    4.4.3 响应度非均匀性  43
    4.4.4 噪声  43
  4.5 仿真系统  43-47
    4.5.1 系统结构  43-47
    4.5.2 运算量，速度保证  47
  4.6 本章小结  47-49
第五章结论  49-51
致谢  51-53
参考文献  53-57
研究成果  57-58

凝视型高速红外成像系统仿真

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