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红外热成像系统作用距离的研究

作　者: 张鹏
导　师: 吴平
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外热成像系统 最小可分辨温差 作用距离 大气透过率
分类号: TN216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 189次
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内容摘要


随着红外技术的发展日趋成熟,红外热成像技术已经广泛应用于军事、医疗和工业等领域中,在军事应用中,红外热成像系统的视距是一个评价系统性能的重要参量,它的估算对热成像系统的理论研究和实际应用都有着非常重要的意义。影响红外热成像系统视距的主要因素有:目标和背景的红外辐射特性、大气对红外辐射传输的衰减、红外热成像系统本身的性能以及人眼视觉系统感知信号的能力。本文用目标与背景之间的等效温差描述目标与背景的红外辐射特性;采用国际公认的MODTRAN软件设置的大气参数,结合大气密度,在水平方向和倾斜方向分别建立了新型的大气模型,此模型不仅考虑了水蒸气、二氧化碳对红外辐射的衰减作用,而且充分考虑了大气中各种物质对红外辐射的衰减作用,如一氧化碳、甲烷、臭氧等对红外辐射的吸收,此模型简化了大气透过率的计算;本文采用二维调制传递函数,以线性滤波理论和人眼匹配滤波器的概念建立了一个新的最小可分辨温差模型,以一个实际的红外热成像系统为例,给出了仿真结果,并且与实验数据相比,显示了此模型预测红外热成像系统性能的合理性。文中最后依据建立的MRTD模型研究了红外热成像系统的视距估算模型,此视距估算模型,不仅考虑了目标的尺寸和探测概率对视距的影响,而且考虑了实际背景温度对视距的影响。因此利用此视距估算模型可以更精确的计算不同观察等级、不同探测概率时的热成像系统的作用距离。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 红外热成像系统的研究现状  13-14
  1.3 红外热成像系统性能理论模型的研究内容  14
  1.4 本章小结  14-15
第二章 红外辐射的基本规律及特性  15-21
  2.1 常用辐射量  15
  2.2 热辐射的基本规律  15-17
    2.2.1 朗伯辐射规律  15-16
    2.2.2 基尔霍夫定律  16
    2.2.3 普朗克辐射定律  16-17
    2.2.4 维恩位移定律  17
    2.2.5 斯蒂芬—波尔兹曼定律  17
  2.3 发射率  17-18
    2.3.1 半球发射率  17-18
    2.3.2 方向发射率  18
  2.4 实际物体的红外辐射特性  18-19
  2.5 目标与背景的温差  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第三章 大气对红外辐射传输的影响  21-37
  3.1 红外辐射在大气中传输概况  21
  3.2 MODTRAN 简介  21-24
    3.2.1 MODTRAN 的分子带模式参数  22
    3.2.2 MODTRAN 中分子对红外辐射的衰减  22-24
    3.2.3 MODTRAN 中气溶胶对红外辐射的衰减  24
  3.3 红外辐射在大气中传输的影响因子  24-30
  3.4 大气模型  30-36
    3.4.1 水平路程的大气模型  30-32
    3.4.2 倾斜路程的大气模型  32-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 红外热成像系统的性能评价参数  37-52
  4.1 红外热成像系统的工作原理  37-38
  4.2 红外热成像系统的基本参数  38-39
  4.3 描述红外热成像系统静态性能的参数  39-51
    4.3.1 噪声等效温差  39-40
    4.3.2 调制传递函数  40-43
    4.3.3 最小可分辨温差  43-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 红外热成像系统的视距估算模型  52-60
  5.1 观察等级和探测概率对目标探测的影响  52-54
  5.2 MRTD 的修正  54-56
    5.2.1 实际目标尺寸对MRTD 模型的影响  54-55
    5.2.2 人眼视觉系统感知的阈值信噪比对MRTD 模型的影响  55
    5.2.3 实际背景的温度对MRTD 模型的影响  55-56
  5.3 红外热成像系统的视距估算  56-58
    5.3.1 基于NETD 模型的点源目标视距估算  56-57
    5.3.2 基于MRTD 模型的扩展源目标视距估算  57-58
  5.4 视距估算软件开发  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章 总结  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表（录用）论文情况  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外系统装置
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