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深空红外目标场景的建模与仿真技术研究

作　者: 李阳
导　师: 卢焕章
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 红外图像仿真 空间目标 红外辐射 目标成像位置 探测器效应 模型校验
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在研制新型红外成像系统或研究目标检测识别算法时，需用大量不同状态的红外图像进行测试、训练和评估。然而，外场实拍要耗费很长的时间和大量的人力物力，严重影响研制进度与效率，红外成像仿真技术则为解决这类问题提供了一种极为经济、有效的途径。本文深入研究了深空背景条件下红外目标场景的建模与仿真技术，研究内容涉及传热学、惯性技术、红外物理、信号处理、建模与仿真等多门学科，具有较大的挑战性与探索性，所做主要工作如下：1.根据传热学原理建立空间目标的热模型，利用节点热网络法求解出空间目标的表面温度分布，然后计算目标与背景的红外辐射，并进行量化和显示。2.根据探测器平台的姿态运动、探测器与目标之间的相对运动，建立运动目标成像位置模型，计算出目标视线角与成像位置。3.建立探测器自身效应模型，包括光学弥散、探测器噪声、成像阵列盲元等，同时分析了红外探测器的作用距离及目标的成像尺寸，最后得到空间目标不同成像状态的图像。4.根据红外探测器采集的实际图像对仿真图像进行了校验与可信度评估。本文完整的仿真模拟了空间目标在红外探测器上的成像过程，同时考虑了多种因素的影响，得到的仿真图像具有很高的真实性与逼真度，部分模型与方法已应用于某空间飞行系统信息处理算法的测试场景生成。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 课题研究背景  12-13
  1.2 建模与仿真的概念及过程  13-15
  1.3 红外成像仿真原理  15-16
  1.4 国内外研究现状  16-18
  1.5 本文安排  18-19
第二章 空间目标的红外辐射特性  19-34
  2.1 红外辐射的基本特征  19-20
  2.2 空间目标表面温度的计算  20-25
    2.2.1 节点的划分  20
    2.2.2 节点热网络方程的建立  20-22
    2.2.3 节点所接收的外热流的计算  22-23
    2.2.4 辐射换热角系数的计算  23-25
    2.2.5 目标表面温度的计算过程  25
  2.3 辐射量的计算  25-27
    2.3.1 目标红外辐射  26
    2.3.2 环境红外辐射  26-27
    2.3.3 量化和显示  27
  2.4 计算结果  27-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章 运动目标成像位置模型  34-42
  3.1 方向余弦矩阵的定义与性质  34-36
    3.1.1 方向余弦矩阵的推导  34-36
    3.1.2 方向余弦矩阵的性质  36
  3.2 探测器姿态运动模型  36-38
  3.3 目标相对运动模型  38-40
  3.4 仿真结果  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 红外探测器自身效应模型  42-55
  4.1 红外探测器的特性参数  42-44
  4.2 红外探测器作用距离模型  44-46
  4.3 目标成像尺寸  46-47
  4.4 弥散模型  47-49
    4.4.1 衍射  47
    4.4.2 像差  47-48
    4.4.3 运动模糊  48
    4.4.4 弥散仿真结果  48-49
  4.5 成像阵列盲元模型  49-51
    4.5.1 盲元定义  49-50
    4.5.2 盲元的分布与仿真  50-51
  4.6 噪声模型  51-52
    4.6.1 噪声的产生与分布  51-52
    4.6.2 噪声的仿真  52
  4.7 成像仿真结果  52-54
  4.8 本章小结  54-55
第五章 模型校验与可信度评估  55-66
  5.1 基本理论与方法  55-58
    5.1.1 基本概念  55-57
    5.1.2 校核与验证的动态分析技术  57-58
  5.2 红外仿真图像的评估  58-61
    5.2.1 评价指标  58-60
    5.2.2 可信度评估方法  60-61
  5.3 计算结果  61-65
    5.3.1 校验前的效果  61-63
    5.3.2 校验后的效果  63-64
    5.3.3 目标红外仿真图像的校验  64-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章 总结与展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
作者攻读硕士期间参加的科研项目及撰写论文情况  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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