光电成像系统建模及性能评估理论PDF电子书下载

第一章 绪论 3

1.1 光电成像系统评估的目的及意义 3

1.2 光电成像系统建模的概念及影响图像质量的因素 4

1.3 光电成像系统性能评估的研究现状 7

1.3.1 基于信息理论的成像系统评价方法 8

1.3.2 基于建模仿真的成像系统评价方法 8

1.3.3 基于性能模型的成像系统评价方法 9

1.3.4 基于背景杂波量化的成像系统评价方法 12

1.4 本书内容结构 13

本章参考文献 14

第二章 光电成像原理及系统组成 21

2.1 光电成像系统的构成 21

2.2 红外热成像系统原理 21

2.3 红外热成像系统的类型和组成 23

2.3.1 光机扫描型红外成像系统 23

2.3.2 凝视型红外成像系统 24

2.4 多光谱成像仪概述 25

2.4.1 成像分光技术 25

2.4.2 成像光谱仪 27

2.5 光电成像系统基本参数 30

2.5.1 瞬时视场 30

2.5.2 总视场 31

2.5.3 空间角频率 31

2.5.4 帧周期和帧频 32

2.5.5 扫描效率 32

2.5.6 过扫比 32

2.5.7 驻留时间 33

2.5.8 时间频率和空间频率的关系 33

2.5.9 光谱分辨力 33

2.5.10 辐射分辨力 34

2.5.11 参数的标定 34

本章参考文献 34

第三章 光电成像系统建模仿真理论 39

3.1 焦平面成像系统典型物理效应 39

3.2 系统分析模型的选择 40

3.2.1 连续输入／连续输出模型（C/C模型） 40

3.2.2 离散输入／离散输出模型（D/D模型） 40

3.2.3 连续输入／离散处理／连续输出模型（C/D/C模型） 40

3.3 响应特性理论分析 41

3.4 成像系统物理效应建模仿真 43

3.4.1 系统空间传递特性建模仿真 43

3.4.2 系统非线性效应建模仿真 48

3.5 成像系统建模合理性的验证 63

3.6 基于微扫描的焦平面成像特性分析 65

3.6.1 微扫描技术的研究现状 65

3.6.2 微扫描模式 66

3.6.3 微扫描成像特性分析模型 67

3.6.4 微扫描成像特性度量因子 70

3.6.5 微扫描成像分辨率的定量计算与分析 74

3.6.6 微扫描成像过程仿真 77

3.6.7 微扫描成像系统的现场性能分析 80

3.7 仿真模型置信度验证方案 85

本章参考文献 92

第四章 光电成像系统数字仿真 97

4.1 光电成像系统数字仿真原理与方法 97

4.1.1 光电成像系统数字仿真概述 97

4.1.2 光电成像系统数字仿真发展动态 100

4.1.3 光电成像数字仿真开发平台设计 104

4.2 三维红外场景仿真 110

4.2.1 三维红外场景仿真概述 110

4.2.2 三维红外场景建模与预处理 111

4.2.3 三维红外场景驱动与生成 130

4.3 红外成像系统虚拟样机 140

4.3.1 红外成像系统虚拟样机概述 140

4.3.2 成像系统建模与预处理 141

4.3.3 成像系统效应动态渲染 142

本章参考文献 145

第五章 基于周期靶标的光电成像系统性能评估 145

5.1 典型性能模型概述 151

5.2 最小可分辨温差定义及模型推导 151

5.2.1 一代红外成像系统的MRTD理论模型推导 153

5.2.2 二代红外成像系统MRTD理论模型 154

5.2.3 二代红外成像系统性能模型推导 155

5.2.4 NVTherm模型 159

5.3 MRTD模型在现场性能预测中的应用 161

5.3.1 红外场景的表征描述 161

5.3.2 现场性能预测准则的确定 163

5.3.3 现场性能预测实现原理 165

5.3.4 现场性能仿真及分析 167

5.3.5 运动效应和背景杂波对现场性能影响的仿真 168

5.4 NVThermIP模型 174

5.4.1 NVThermIP模型的基本思想 174

5.4.2 NVThermIP模型的现场性能预测方法 178

5.4.3 光电成像系统的对比度阈值函数 180

5.5 系统固有效应对NVThermIP模型的修正 188

5.5.1 采样对NVThermIP模型预测性能的影响 189

5.5.2 两种等效模型的比较 191

5.6 基于野外测试图像的探测识别性能评估 197

5.6.1 性能预测基本思想 198

5.6.2 基于周期准则的野外性能预测新方法 198

5.6.3 性能度量曲线的量化评估模型 199

5.6.4 仿真结果及分析 200

5.6.5 结论 203

5.7 NIIRS与目标获取模型之间的关系研究 203

5.7.1 美国国家成像解译尺度 203

5.7.2 通用图像质量方程GIQE 206

5.7.3 特定参数下NIIRS等级的确定及结果分析 209

5.7.4 NIIRS与鉴别概率的关系研究 211

本章参考文献 219

第六章 光电成像系统TOD性能评估方法 225

6.1 TOD度量方法概述 225

6.1.1 TOD测试靶标 226

6.1.2 TOD曲线测量方法 226

6.1.3 视觉心理测量函数 228

6.2 TOD曲线精确度量 229

6.2.1 TOD测试平台 229

6.2.2 TOD测试及数据处理 231

6.3 TOD度量结果不确定度分析 235

6.3.1 △Teff不确定度 236

6.3.2 △Vsys不确定度 237

6.3.3 观察者响应的不确定度 238

6.4 客观TOD性能度量方法 241

6.4.1 客观TOD测量的必要性与要求 241

6.4.2 已有客观TOD测量模型分析 241

6.4.3 客观判别模型 242

6.4.4 客观判别模型的验证 247

6.4.5 数据拟合与TOD曲线分析 253

6.5 TOD性能预测理论模型 258

6.5.1 基于靶标仿真成像的TOD曲线预测 258

6.5.2 基于方程的TOD性能理论模型 263

6.5.3 TOD性能理论模型仿真结果及试验验证 277

6.5.4 基于TOD理论模型的成像系统匹配设计探讨 281

6.6 基于TOD曲线的目标获取模型 284

6.6.1 基本概念及目标获取模型 284

6.6.2 TOD准则的试验确定 287

6.6.3 基于TOD曲线的现场性能预测 292

6.7 基于三角形靶标的目标传递概率函数 296

6.7.1 目标传递概率函数 296

6.7.2 视觉锐度 296

6.7.3 无缝三角形网格划分算法 297

6.7.4 目标传递概率函数拟合 298

本章参考文献 300

第七章 背景杂波尺度与成像系统性能预测 305

7.1 概述 305

7.1.1 杂波在目标获取性能模型中的引入 305

7.1.2 国内外研究动态 310

7.2 杂波对人眼视觉成像系统性能模型的影响 313

7.2.1 背景杂波量化尺度 313

7.2.2 杂波对人眼视觉目标获取性能模型的修正 325

7.3 杂波对机器视觉成像系统性能模型的影响 330

7.3.1 背景杂波量化尺度 332

7.3.2 杂波对机器视觉目标获取性能模型的修正 340

本章参考文献 343

第八章 光电成像系统性能测试与评价 351

8.1 性能测量概述 351

8.2 典型红外性能测试装置 352

8.3 信号传递函数测试 354

8.3.1 信号传递函数的定义 354

8.3.2 测试方法 355

8.3.3 数据处理及结果分析 355

8.4 系统噪声特性测量 357

8.4.1 Di算子 358

8.4.2 噪声的组成 359

8.4.3 噪声等效温差度量噪声 360

8.5 光电成像系统MTF测量 361

8.5.1 测试原理 362

8.5.2 测试结果 363

8.5.3 结论分析 364

8.6 最小可分辨温差曲线测试 364

8.6.1 MRTD主观测量 364

8.6.2 MRTD客观度量方法 366

8.7 最小可探测温差测试 368

8.8 红外图像的非均匀性测试 369

8.9 基于半实物仿真系统的性能测试 370

8.9.1 半实物仿真系统的性能测试设置基本要求 372

8.9.2 基于半实物仿真系统的成像系统探测识别性能预测 373

8.9.3 搜索跟踪系统的性能评估 374

8.10 红外成像系统室外测试评估 377

8.11 测试中应注意的事项 378

本章参考文献 379