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红外热成像系统性能评估技术研究

作　者: 唐成波
导　师: 房红兵
学　校: 南京理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 红外热成像系统调制传递函数最小可分辨温差大气透过率视距三维噪声
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 409次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,红外热成像系统的应用越来越广泛,从最初的军用目的发展到今天应用在国民经济的各个领域。为了有效地缩短开发周期,减少设计成本,红外热成像系统性能模型不断地被提出。国外很早就有人尝试使用计算机辅助红外热成像系统的设计,在国内这方面的研究也有一些人从事着,但起步比较晚,技术较国外也比较落后。本文在Visual C++平台上建立了红外热成像系统的性能评估模型。在该模型中实现了系统调制传递函数的计算和曲线模拟,系统最小可分辨温差的人眼主观识别,3～5μm及8～12μm波段红外辐射的大气透过率的计算,红外热成像系统的视距估算以及红外视频图像的三维噪声提取。在调制传递函数的计算中我们加入了用户定制模式。最小可分辨温差的评估过程为,首先模拟出高宽比为7:1的四条纹作为目标背景图案,再对其进行傅里叶变换转换到频率域,然后在频率域进行系统传递函数的调制滤波,最后通过傅立叶变换将处理后的图像转换到空间域并显示出来,最终通过人眼识别该模拟热图像是否能够被有效识别。该软件模型具有操作简便,灵活易用的特点,最后我们通过和他人实验数据的对比验证了软件模型的可靠性和精确度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 红外热成像系统原理  7-9
  1.2 红外热成像系统的发展过程  9-10
  1.3 红外模型的发展及现状  10-11
  1.4 本课题的意义和本文研究的主要内容  11-13
2 系统的信号流程分析  13-17
  2.1 场景的辐射量计算模型  13-14
  2.2 探测器的光电转换模型及其计算  14-15
  2.3 探测器的采样积分和输出  15-17
3 系统理论模型的分析和建立  17-34
  3.1 空间频率特性  17-21
    3.1.1 光学系统 MTF模型  18-19
    3.1.2 探测器的传递函数  19
    3.1.3 电子滤波器的传递函数  19
    3.1.4 显示器的传递函数  19-20
    3.1.5 随机振动的MTF  20
    3.1.6 人眼传递函数  20
    3.1.7 凝视采样引起的系统传递的混淆响应  20-21
  3.2 红外图像模拟(MRTD评估)  21-27
    3.2.1 客观 MRTD计算  22-24
    3.2.2 辐射量计算  24-25
    3.2.3 探测器采集和电荷生成  25-26
    3.2.4 图像仿真计算过程描述  26-27
  3.3 大气透过率&视距估算  27-34
    3.3.1 大气透过率的分析  27-31
    3.3.2 视距估算  31-34
4 系统噪声分析  34-42
  4.1 基本噪声分析  34-37
  4.2 三维噪声模型  37-42
    4.2.1 一代和二代热成像系统的噪声比较  37-38
    4.2.2 三维噪声模型的描述  38-42
5 软件仿真结果和验证  42-52
  5.1 软件结构简介  42-43
  5.2 软件各功能模块剖析  43-49
    5.2.1 参数输入模块  43-44
    5.2.2 参数计算模块  44-45
    5.2.3 系统MTF(调制传递函数)演示模块  45-46
    5.2.4 MRTD(最小可分辨温差)预测模块  46-47
    5.2.5 视距估算模块  47-48
    5.2.6 视频处理模块(三维噪声提取模块)  48-49
  5.3 软件仿真结果和验证  49-52
    5.3.1 系统主要参数描述  49
    5.3.2 基本参数计算  49
    5.3.3 调制传递函数(MTF)曲线  49-50
    5.3.4 最小可分辨温差(MRTD)曲线  50-51
    5.3.5 大气透过率计算&视距估算  51-52
6 总结与展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-57

红外热成像系统性能评估技术研究

内容摘要

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