【摘要】：隨著紅外技術(shù)的發(fā)展及其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,紅外成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制工作越來(lái)越受到重視,器件工藝的進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高也對(duì)其設(shè)計(jì)與研制提出了更高的要求,基于物理樣機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和研制流程周期長(zhǎng)、成本高,逐漸不能滿足標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、快速化的工程設(shè)計(jì)需求。因此,本文依托紅外成像理論和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),致力于構(gòu)建準(zhǔn)確可信的數(shù)字化性能樣機(jī),為紅外成像系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化提供指導(dǎo),進(jìn)而縮短成像系統(tǒng)研發(fā)周期,主要開(kāi)展的工作如下:首先,對(duì)紅外成像系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的常用指標(biāo)進(jìn)行分析,總結(jié)成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程并針對(duì)傳感器模塊的快速工程設(shè)計(jì)提出了數(shù)字化性能樣機(jī)的功能需求,根據(jù)需求分析了數(shù)字化性能樣機(jī)的工作原理。其次,從數(shù)字化性能樣機(jī)的設(shè)計(jì)需求出發(fā),研究了整個(gè)成像鏈路中各個(gè)模塊對(duì)紅外輻射信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換機(jī)理。以連續(xù)輸入/離散化處理/連續(xù)輸出的分析模型為基礎(chǔ),建立了基于信號(hào)級(jí)的紅外成像系統(tǒng)工程化仿真模型。其中,目標(biāo)背景輻射建模部分提出了基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的目標(biāo)背景輻射特性融合方案;光學(xué)系統(tǒng)部分建立了基于專業(yè)設(shè)計(jì)工具ZEMAX像質(zhì)數(shù)據(jù)的工程化仿真模型,首次實(shí)現(xiàn)專業(yè)設(shè)計(jì)工具ZEMAX與建模仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)互聯(lián);探測(cè)器建模部分除考慮信號(hào)傳遞特性、空間特性、噪聲特性外,本文構(gòu)建了基于像素對(duì)應(yīng)關(guān)系的精確采樣模型。然后,依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與建立的工程化仿真模型,在Windows7 64位系統(tǒng)上利用C++語(yǔ)言搭建了紅外成像系統(tǒng)數(shù)字化性能樣機(jī)平臺(tái)。最后,為了驗(yàn)證數(shù)字化性能樣機(jī)的實(shí)用性,擬定了紅外成像系統(tǒng)的總體技術(shù)指標(biāo),同時(shí)考慮到各個(gè)模塊之間的參數(shù)匹配,選擇合適的探測(cè)器件并設(shè)計(jì)了相對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng),得到了設(shè)計(jì)參數(shù)。借助于本文搭建的性能樣機(jī)平臺(tái)模擬了成像鏈路中各個(gè)模塊的物理效應(yīng),并對(duì)仿真的可信性進(jìn)行分析,結(jié)合MRTD實(shí)驗(yàn)預(yù)估的作用距離,綜合評(píng)估了系統(tǒng)的探測(cè)識(shí)別性能,與擬定的總體技術(shù)指標(biāo)對(duì)比之后,為設(shè)計(jì)參數(shù)的修改優(yōu)化指明了方向。本文搭建的紅外成像系統(tǒng)數(shù)字化性能樣機(jī)平臺(tái)可應(yīng)用于紅外成像系統(tǒng)傳感器模塊設(shè)計(jì)參數(shù)下的圖像仿真及性能參數(shù)計(jì)算,根據(jù)仿真及分析結(jié)果綜合評(píng)估系統(tǒng)性能,能夠?yàn)楹罄m(xù)的參數(shù)優(yōu)化指明方向,縮短系統(tǒng)研發(fā)周期,對(duì)紅外成像系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)具有重要意義。
【圖文】：

)；不同鑒別等級(jí)的目標(biāo)傳遞概率曲線如下圖 2.2 所示：圖2.2 探測(cè)、識(shí)別、辨認(rèn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)傳遞概率函數(shù)曲線人眼通過(guò)紅外成像系統(tǒng)觀測(cè)到目標(biāo)的基本要求有以下兩點(diǎn)：1） 假設(shè)目標(biāo)的空間頻率為 f，目標(biāo)與背景的實(shí)際溫差經(jīng)過(guò)大氣輻射傳輸后到達(dá)成像系統(tǒng)的溫差值不能低于成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于該頻率的 MRTD 值。2） 目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的張角不能低于探測(cè)單元所要求的最小視角，目標(biāo)與成像系統(tǒng)的關(guān)系如下圖 2.3 所示：距離為R 探測(cè)單元光學(xué)系統(tǒng)目標(biāo)圖2.3 目標(biāo)與成像系統(tǒng)位置關(guān)系圖圖 2.3 中 θ 表示目標(biāo)對(duì)成像系統(tǒng)的半張角，R 表示目標(biāo)與成像系統(tǒng)之間的距離，當(dāng) h 表示目標(biāo)高度時(shí)，，需要滿足公式(2-12)：

射線追蹤法示意圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN219;TP391.41

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本文編號(hào)：2686306