【摘要】：飛行器整流罩具有保護(hù)光學(xué)系統(tǒng)、修正入射光線以及減少空氣阻力的作用。但是飛行器在高空中高速飛行時(shí),由于整流罩與大氣存在摩擦現(xiàn)象,使得其溫度迅速升高,對(duì)紅外探測(cè)成像系統(tǒng)產(chǎn)生輻射影響,即產(chǎn)生了氣動(dòng)熱輻射效應(yīng),增加圖像紅外熱噪聲,減小圖像信噪比,使得成像質(zhì)量降低,目標(biāo)細(xì)節(jié)信息丟失。針對(duì)問題,本文重點(diǎn)分析研究了紅外圖像熱噪聲降噪問題,結(jié)合多光譜信息,構(gòu)建了一個(gè)新的紅外熱噪聲抑制算法,實(shí)現(xiàn)降低紅外圖像噪聲、提高圖像信噪比、提升紅外探測(cè)系統(tǒng)成像質(zhì)量的目的。在一定程度上減少目標(biāo)探測(cè)時(shí)間,提高作用距離和識(shí)別精度,為后續(xù)鎖定目標(biāo)、躲避干擾等工作爭(zhēng)取更多的時(shí)間。論文的主要研究工作如下:1)針對(duì)飛行器整流罩產(chǎn)生的氣動(dòng)熱效應(yīng)進(jìn)行理論分析,根據(jù)流體熱力學(xué)相關(guān)導(dǎo)熱傳熱基本理論基礎(chǔ),運(yùn)用MATLAB軟件里有限元法對(duì)整流罩加以分割,構(gòu)建它同氣體摩擦出現(xiàn)的溫度場(chǎng)的物理模型,仿真獲得整流罩的溫度場(chǎng)分布情況。2)根據(jù)紅外輻射理論基礎(chǔ),利用TracePro模擬軟件對(duì)整流罩自身紅外熱輻射進(jìn)行模擬研究,利用蒙特卡洛方法模擬輻射路徑,利用已獲得整流罩溫度場(chǎng)分布,求出具體的整流罩本身紅外熱輻射分布,計(jì)算通過光學(xué)系統(tǒng)后紅外輻射在探測(cè)器上的輻射照度。3)基于紅外弱小目標(biāo)的紅外輻射特性,設(shè)計(jì)一個(gè)多光譜濾波的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用濾波片進(jìn)行多光譜信息獲取,建立目標(biāo)、背景和噪聲的多光譜數(shù)據(jù)立方,借助多光譜紅外輻射測(cè)溫原理,把多光譜特征引至新的熱噪聲抑制數(shù)學(xué)模型,借助反向蒙特卡洛方法對(duì)紅外輻射展開反向光線追跡,追蹤噪聲像素所對(duì)應(yīng)的整流罩位置,建立起新的熱噪聲去除算法。運(yùn)用MATLAB軟件構(gòu)建數(shù)學(xué)物理模型,獲得抑制整流罩氣動(dòng)熱輻射效果噪聲之后的紅外圖像仿真圖。由整流罩氣動(dòng)熱效應(yīng)對(duì)紅外圖像影響的仿真結(jié)果與由新算法降噪后的仿真圖像結(jié)果比對(duì)能夠發(fā)現(xiàn),本文研究的基于多光譜信息的氣動(dòng)熱噪聲抑制新算法是可行的,可以實(shí)現(xiàn)降低圖像熱噪聲、提升紅外圖像信噪比,在一定程度上可以去除熱紅外輻射干擾、提高紅外成像質(zhì)量。
【圖文】：

圖 1.1 有無(wú)整流罩氣動(dòng)熱輻射的場(chǎng)景對(duì)比圖通常研究氣動(dòng)加熱效應(yīng)有三種手段：飛行試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)和理論計(jì)算。飛行試驗(yàn)費(fèi)用非常高，因此飛行頻率次數(shù)相當(dāng)有限，所以試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)少，而且測(cè)試設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的試驗(yàn)偏差，難以得到整體而精準(zhǔn)的結(jié)果。因?yàn)榧夹g(shù)狀況的局限，風(fēng)洞測(cè)驗(yàn)難以模擬實(shí)際飛行現(xiàn)狀，難以得到精準(zhǔn)的氣動(dòng)信息，比如說飛行器的雷諾數(shù)、阻力系數(shù)、焓值、重壓以及實(shí)際空氣效果等，因此風(fēng)洞試驗(yàn)存在很大的局限性。所以計(jì)算機(jī)協(xié)助研究的理論運(yùn)算就顯得非常關(guān)鍵了，外國(guó)氣動(dòng)加熱運(yùn)算手段重點(diǎn)是工程手段、數(shù)值手段以及數(shù)值手段同工程手段相聯(lián)系的運(yùn)算手段。數(shù)值運(yùn)算手段運(yùn)用非常普遍，它借助求解 N-S 方程以及類似方式來運(yùn)算氣動(dòng)熱[3]。在我們國(guó)家，北京航空航天學(xué)院呂建偉等學(xué)者把氣動(dòng)增熱現(xiàn)狀下的飛行器蒙皮作為主體，構(gòu)建起紅外輻射特征運(yùn)算理論模型[4]，非常全面地思考了基于蒙皮的氣動(dòng)增熱溫度效果，運(yùn)用反向蒙特卡洛法和表層多重遮掩算法，研究了在空間特殊角度上，飛行器表層在長(zhǎng)波波段范圍的輻射特征。其分析結(jié)論顯示飛行器的馬赫數(shù)影響其紅外輻射特征，馬赫數(shù)越大，產(chǎn)生的紅外輻射量越大。超聲速飛行的氣動(dòng)增熱效應(yīng)對(duì)飛行器的紅外輻射特征的影響最大，縮減蒙皮表層輻射發(fā)射率，能夠有效降低紅外輻射強(qiáng)

長(zhǎng)春理工大學(xué)碩士論文算法，，該算法可根據(jù)要求對(duì)圖像不同區(qū)域?qū)哟卧O(shè)計(jì)不同增晰[9]。，張基宏等研究者分析了圖像邊界檢測(cè)的范圍比對(duì)度模糊強(qiáng)糊散布把空間域的灰度圖像轉(zhuǎn)換成匹配的廣義隸屬度。結(jié)界速率快、實(shí)效好[10]。，李弼程研究者研究多層面模糊強(qiáng)化算法并簡(jiǎn)化算法，使其可多層面模糊強(qiáng)化算法運(yùn)用在圖像邊緣攝取里，得到優(yōu)于單，王明照等研究者分析根據(jù)廣義角度糊集合的多級(jí)圖像強(qiáng)化模糊強(qiáng)化手段的不足，進(jìn)一步減小噪聲，提升圖像比對(duì)度
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V41;TJ760;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601112