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凝视红外空间调制传感器的研究及仿真

作　者: 王刚
导　师: 丛明煜
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 点目标探测红外成像传感器空间调制中央凹增强
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

利用光电或红外成像传感器对背景杂波中未识别的点目标（热点）进行探测是很多军用和民用系统中所需要的。一般而言，用于热点探测的成像传感器有两种类型：扫描型和凝视型。扫描传感器在许多应用场合是不希望被采用的，这一方面是因为其光机扫描系统的花费及复杂性，另一方面则是由于其场景中的任一特定点只能被周期并简短的感知。而与此同时常规的凝视传感器却也不尽如人意，较小的焦平面阵列规格和较高的信息处理强度便是其症结所在。常规传感器的困难引发了人们对于红外成像系统新概念、新体制的思考。本文通过计算机仿真研究了一种全新类型的红外成像传感器，即凝视红外空间调制传感器，它能以小规格的焦平面阵列获得比常规系统高的多的分辨能力，并简化了信息处理过程。其最大的特色在于引入了空间调制及解调这个过程，使整个系统别具匠心且能轻易完成点目标探测工作，同时它还进一步提供了中央凹增强功能，从而实现感兴趣区域的高分辨率成像。首先，对课题所要进行的凝视红外空间调制传感器的仿真从总体上做了设计和规划。基于对系统功能和关键环节的整体把握，进行了仿真架构与内容安排；系统仿真设计为五大部分：空间调制建模、解调算法研究、目标运动补偿、中央凹增强以及系统仿真集成。其次，根据系统功能的实现过程，详细论述了凝视红外空间调制传感器的目标探测和灵敏成像两大阶段的仿真研究情况。分析并建立了空间调制模型，编写了相应的解调算法，对空间调制成像的实现性能进行了仿真评估；详细描述了中央凹增强的实施细则与方案流程，对中央凹增强成像进行了简单的总结和仿真。最后，对凝视红外空间调制传感器的参数设定及功能实现进行了深层次的论证和研究。整合之前所有的功能模块，在MATLAB R2010a编译环境下，进行了系统仿真的总体实现；提取一些对系统来说至关重要的参数，完成了系统的测试与评估。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究意义  9-11
  1.2 相关研究概况  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章系统仿真总体设计  14-22
  2.1 系统简介  14-17
  2.2 仿真架构与内容安排  17-21
    2.2.1 空间调制建模  17-18
    2.2.2 解调算法研究  18-19
    2.2.3 目标运动补偿  19-20
    2.2.4 中央凹增强  20-21
    2.2.5 系统仿真集成  21
  2.3 本章小结  21-22
第3章目标探测仿真研究  22-35
  3.1 空间调制  22-25
    3.1.1 机理建模  22-23
    3.1.2 仿真实现  23-24
    3.1.3 调制输出  24-25
  3.2 平衡解调  25-29
    3.2.1 初始算法  25-26
    3.2.2 平衡算法  26-28
    3.2.3 改进算法  28-29
  3.3 性能评价  29-34
    3.3.1 评价准则  29-30
    3.3.2 实验结果  30-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章灵敏成像仿真研究  35-42
  4.1 中央凹增强  35-36
  4.2 实施流程与方案  36-40
    4.2.1 实施流程  36-38
    4.2.2 系统方案  38-40
  4.3 仿真实现  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章系统集成与测试评估  42-55
  5.1 系统仿真集成  42-44
  5.2 系统测试评估  44-54
    5.2.1 分划板移动参数  44-47
    5.2.2 目标运动补偿  47-49
    5.2.3 目标信杂比  49-51
    5.2.4 空间调制因子  51-53
    5.2.5 中央凹增强因子  53-54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
致谢  60

凝视红外空间调制传感器的研究及仿真

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