本文選題：紅外成像系統(tǒng)模擬器　切入點：三角形方向鑒別　出處：《西安電子科技大學》2016年博士論文

【摘要】：隨著紅外成像技術(shù)的不斷發(fā)展,紅外成像系統(tǒng)性能大大提高,與此同時,新技術(shù)的應用,使得影響紅外成像系統(tǒng)性能的因素也發(fā)生變化,因此,對紅外成像系統(tǒng)性能評估方法提出了更多的要求。針對傳統(tǒng)半實物仿真和注入式仿真設(shè)備在紅外成像系統(tǒng)性能評估中表現(xiàn)出的不足,提出構(gòu)建一套低成本、可重構(gòu)、能夠真實仿真紅外成像物理過程的紅外成像系統(tǒng)模擬器,將其用于紅外成像系統(tǒng)的性能測試與評估。本文所做的具體工作主要包括:(1)在深入研究紅外成像物理過程的基礎(chǔ)上,采用全鏈路仿真的思想,構(gòu)建紅外成像系統(tǒng)仿真理論框架,并對影響系統(tǒng)成像質(zhì)量的成像物理效應進行準確建模。(2)根據(jù)紅外成像系統(tǒng)仿真理論框架和理論模型,給出了紅外成像系統(tǒng)模擬器的研制架構(gòu):將三維場景和大氣傳輸效應的仿真放在計算機端,采用OGRE(ObjectOriented Graphics Rendering Engine)技術(shù)進行實時仿真;將紅外成像系統(tǒng)本身的成像物理效應等效為信號響應特性、調(diào)制傳遞特性和系統(tǒng)噪聲特性,放在以FPGA(Field Programmable Gate Array)并行數(shù)字信號處理器為核心開發(fā)的單板信號處理平臺上進行高速并行實時計算。針對紅外探測器后端信號處理機的性能測試與評估,專門設(shè)計了八通道低噪聲數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于真實仿真紅外探測器的模擬信號輸出特性。另外,專門設(shè)計開發(fā)了高色深圖像顯示模塊,用于顯示高像素量化精度的紅外圖像,呈現(xiàn)更多的圖像灰度等級,有利于紅外成像系統(tǒng)的性能測試與評估。最后,將紅外成像系統(tǒng)模擬器仿真輸出圖像和真實熱像儀實拍圖像進行比較,用多種圖像相似度評價指標來驗證紅外成像系統(tǒng)模擬器的置信度。實驗結(jié)果表明,本文研制開發(fā)的紅外成像系統(tǒng)模擬器是合理、有效的,具有較高的置信度,能夠?qū)⑵溆糜诩t外成像系統(tǒng)性能測試與評估中。(3)利用紅外成像系統(tǒng)模擬器搭建人眼視覺感知特性測試平臺,采用非周期三角靶標測試人眼視覺對比度閾值特性。實驗采用強制四選一無偏心理測量方法,統(tǒng)計了20位觀察者在三種不同背景光亮度下,對7種不同空間頻率三角靶標方位的鑒別數(shù)據(jù)。利用Weibull心理測量函數(shù)分析測試數(shù)據(jù),獲得了面向三角靶標的人眼對比度閾值曲線。通過對測試數(shù)據(jù)的詳細分析,借鑒傳統(tǒng)人眼對比敏感函數(shù)的建模思想,提出了面向三角靶標的人眼對比度閾值特性擬合表征模型TODCTF(Triangle Orientation Discriminate Contrast Threshold Function)。由于三角靶標更接近真實非周期目標的特性,因此,將TODCTF模型用于紅外成像系統(tǒng)性能建模將更加貼近系統(tǒng)對真實目標的觀察特性。(4)以面向三角靶標的人眼對比度閾值函數(shù)TODCTF為基礎(chǔ),借鑒NVTherm IP模型的建模思想,建立了基于TODCTF的紅外成像系統(tǒng)性能評估模型。利用紅外成像系統(tǒng)模擬器仿真輸出圖像進行系統(tǒng)作用距離測試試驗,將試驗結(jié)果和NVThermIP模型的理論預測結(jié)果與基于TODCTF的紅外成像系統(tǒng)性能模型的理論預測結(jié)果進行比較分析,從而驗證該模型的正確性。驗證結(jié)果表明,基于TODCTF的紅外成像系統(tǒng)性能模型能夠較好地預測系統(tǒng)性能,說明該模型是合理有效的。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN216

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本文編號：1702118