本文關(guān)鍵詞：紅外點(diǎn)目標(biāo)定量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)一直是各種軍用、民用衛(wèi)星遙感領(lǐng)域中較為活躍的課題,其中提升星載紅外系統(tǒng)的點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)能力在我國(guó)航天事業(yè)中扮演著重要角色。由于探測(cè)點(diǎn)目標(biāo)的特殊性,通過儀器特性參數(shù)和數(shù)據(jù)處理算法的優(yōu)化提升其檢測(cè)能力還存在很大空間,尤其是目前談?wù)摰臋z測(cè)在目標(biāo)的定量程度上還偏低。針對(duì)該薄弱環(huán)節(jié),本文通過成像仿真模型和方法詳細(xì)分析了工作波段以及采樣體制對(duì)點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)性能的影響,提出了改進(jìn)的單幀檢測(cè)算法以及一種在先驗(yàn)信息匱乏情況下的亞像元特性反演算法,打破了常規(guī)檢測(cè)問題的枷鎖,從不同角度探討了提升點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)定量程度的方法,探索性地研究了亞像元點(diǎn)目標(biāo)的定量檢測(cè)問題,相關(guān)研究成果可以為星載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的研制以及其數(shù)據(jù)分析解決方案的設(shè)計(jì)提供參考。論文的主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)是:(1)在星載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的波段選擇分析方面,對(duì)目標(biāo)、有云和無(wú)云情況下地-氣背景的紅外輻射特性進(jìn)行了詳細(xì)分析和仿真計(jì)算,設(shè)計(jì)了基于最優(yōu)信雜比的波段選擇方法,針對(duì)目標(biāo)的早期發(fā)現(xiàn),得出了遙感器入瞳處的、不同雜波條件下的最優(yōu)探測(cè)波段。(2)在星載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的采樣體制分析方面,建立了亞像元目標(biāo)的采樣模型,彌補(bǔ)了現(xiàn)有研究方法在數(shù)值仿真方面的不足;多方面分析、驗(yàn)證了兩倍瞬時(shí)視場(chǎng)過采樣的性能優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),提出了該過采樣對(duì)目標(biāo)信號(hào)和目標(biāo)信雜比實(shí)際上是有抑制作用,不適用于低信雜比條件下的目標(biāo)探測(cè);提出了過采樣在量化目標(biāo)輻射強(qiáng)度方面的“過采集”誤差。(3)在點(diǎn)目標(biāo)單幀檢測(cè)算法方面明確提出有效像元檢測(cè);提出了一種基于復(fù)雜背景可分性度量的信雜比準(zhǔn)則用于目標(biāo)的檢出,該方法在具有階躍特征的結(jié)構(gòu)化背景中的性能更優(yōu);構(gòu)造了馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)(MRF)對(duì)歐式空間距離的標(biāo)號(hào)場(chǎng)概率響應(yīng)模型,并通過高階能量函數(shù)提高了目標(biāo)概率對(duì)鄰域標(biāo)記變化的響應(yīng)能力。改進(jìn)方法在目標(biāo)空間-輻射維度的檢測(cè)能力更強(qiáng)。(4)在目標(biāo)特性反演方面,將目標(biāo)檢測(cè)問題從“定性”提升到“定量”的層面,在一定假設(shè)條件下,提出了一種在先驗(yàn)知識(shí)匱乏情況下反演點(diǎn)目標(biāo)亞像元特性的算法,并通過成像鏈路正演模型驗(yàn)證了反演算法可以比較準(zhǔn)確地估計(jì)亞像元目標(biāo)的溫度和面積比例。
[Abstract]:Point target detection has been an active research topic in the field of military and civilian satellite remote sensing, which point target detection capability of spaceborne infrared system in China's aerospace industry plays an important role. Because of the particularity of point target detection, by optimizing the parameters and data processing algorithms to improve the detection ability of instrument characteristics still exist a lot of space, especially in the detection of the current talk about quantitative target is also low. In view of the weak link, the effect of imaging simulation model and method is analyzed in detail and the band sampling system on the detection performance of point target, put forward the single frame detection algorithm and a priori information under the condition of the lack of sub pixel characteristic inversion algorithm, to break the routine detection of chains, discusses the method of lifting point target detection quantitative degree from different angles, the exploration of the Study on the quantitative detection of the subpixel target, analysis of related research results can be developed for spaceborne target detection system and its data to provide a reference solution design. The main research results and innovations are: (1) in spaceborne target detection system for band selection analysis, the target infrared radiation the characteristics of the cloud and cloudless conditions - gas background was calculated with analysis and simulation, the design method to select the optimal SNR band based on the early detection of the target, the remote entrance pupil, the optimal conditions of different clutter detection band. (2) in spaceborne sampling system target detection system analysis, establish the sampling model of subpixel target, making up for the deficiency of the existing research methods in numerical simulation; multi analysis, verify the performance advantage over two times the instantaneous field sampling And put forward the disadvantages, over sampling of the target signal and the target SNR is actually inhibited, is not suitable for low SNR conditions of target detection; proposed over sampling error in quantitative acquisition "target radiation intensity". (3) proposed effective pixels detection in single point target frame detection algorithm; presents a complex background separability measure based on signal-to-noise ratio criterion for target detection, this method has the properties of the structured background step characteristic of better; construct a Markov random field (MRF) on the European Space label field response probability model, and improve the response the ability to target the probability of neighborhood change marker through higher order energy function. The improved method of target space dimension radiation detection capability. (4) the target characteristics inversion, will enhance the target detection problem from the "qualitative" To "quantitative" level, under certain assumptions, the sub-pixel characteristics of an inversion under the condition of the lack of prior knowledge of point target imaging algorithm, and through the forward link model proved that the algorithm can accurately estimate the temperature and area proportion of sub pixel target.

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V443.5;TN219

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