【摘要】：飛行器整流罩具有保護光學(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,由于整流罩與大氣存在摩擦現(xiàn)象,使得其溫度迅速升高,對紅外探測成像系統(tǒng)產(chǎn)生輻射影響,即產(chǎn)生了氣動熱輻射效應(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,目標細節(jié)信息丟失。針對問題,本文重點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)建了一個新的紅外熱噪聲抑制算法,實現(xiàn)降低紅外圖像噪聲、提高圖像信噪比、提升紅外探測系統(tǒng)成像質(zhì)量的目的。在一定程度上減少目標探測時間,提高作用距離和識別精度,為后續(xù)鎖定目標、躲避干擾等工作爭取更多的時間。論文的主要研究工作如下:1)針對飛行器整流罩產(chǎn)生的氣動熱效應(yīng)進行理論分析,根據(jù)流體熱力學(xué)相關(guān)導(dǎo)熱傳熱基本理論基礎(chǔ),運用MATLAB軟件里有限元法對整流罩加以分割,構(gòu)建它同氣體摩擦出現(xiàn)的溫度場的物理模型,仿真獲得整流罩的溫度場分布情況。2)根據(jù)紅外輻射理論基礎(chǔ),利用TracePro模擬軟件對整流罩自身紅外熱輻射進行模擬研究,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分布,求出具體的整流罩本身紅外熱輻射分布,計算通過光學(xué)系統(tǒng)后紅外輻射在探測器上的輻射照度。3)基于紅外弱小目標的紅外輻射特性,設(shè)計一個多光譜濾波的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用濾波片進行多光譜信息獲取,建立目標、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紅外輻射展開反向光線追跡,追蹤噪聲像素所對應(yīng)的整流罩位置,建立起新的熱噪聲去除算法。運用MATLAB軟件構(gòu)建數(shù)學(xué)物理模型,獲得抑制整流罩氣動熱輻射效果噪聲之后的紅外圖像仿真圖。由整流罩氣動熱效應(yīng)對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)果比對能夠發(fā)現(xiàn),本文研究的基于多光譜信息的氣動熱噪聲抑制新算法是可行的,可以實現(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 有無整流罩氣動熱輻射的場景對比圖通常研究氣動加熱效應(yīng)有三種手段：飛行試驗、風洞試驗和理論計算。飛行試驗費用非常高，因此飛行頻率次數(shù)相當有限，所以試驗結(jié)果相當少，而且測試設(shè)備可能會出現(xiàn)不可預(yù)料的試驗偏差，難以得到整體而精準的結(jié)果。因為技術(shù)狀況的局限，風洞測驗難以模擬實際飛行現(xiàn)狀，難以得到精準的氣動信息，比如說飛行器的雷諾數(shù)、阻力系數(shù)、焓值、重壓以及實際空氣效果等，因此風洞試驗存在很大的局限性。所以計算機協(xié)助研究的理論運算就顯得非常關(guān)鍵了，外國氣動加熱運算手段重點是工程手段、數(shù)值手段以及數(shù)值手段同工程手段相聯(lián)系的運算手段。數(shù)值運算手段運用非常普遍，它借助求解 N-S 方程以及類似方式來運算氣動熱[3]。在我們國家，北京航空航天學(xué)院呂建偉等學(xué)者把氣動增熱現(xiàn)狀下的飛行器蒙皮作為主體，構(gòu)建起紅外輻射特征運算理論模型[4]，非常全面地思考了基于蒙皮的氣動增熱溫度效果，運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。超聲速飛行的氣動增熱效應(yīng)對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

長春理工大學(xué)碩士論文算法，，該算法可根據(jù)要求對圖像不同區(qū)域?qū)哟卧O(shè)計不同增晰[9]。，張基宏等研究者分析了圖像邊界檢測的范圍比對度模糊強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、實效好[10]。，李弼程研究者研究多層面模糊強化算法并簡化算法，使其可多層面模糊強化算法運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圖像強化模糊強化手段的不足，進一步減小噪聲，提升圖像比對度
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V41;TJ760;TP391.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉雅莉;許鵬飛;;一種模糊核聚類的線性濾波多光譜圖像增強算法[J];計算機應(yīng)用研究;2015年05期

2 張力娜;李小林;;一種基于小波變換的偏微分方程圖像去噪方法[J];激光與紅外;2013年08期

3 關(guān)英姿;;整流罩氣動加熱對紅外成像系統(tǒng)像質(zhì)的影響[J];紅外與激光工程;2013年02期

4 葉小嶺;錢蕾;胡凱;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別圖像椒鹽噪聲的自適應(yīng)濾波方法[J];光電工程;2011年03期

5 張勝濤;陳方;劉洪;;近空間高超飛行器氣動熱紅外特性數(shù)值仿真[J];計算機仿真;2010年01期

6 呂建偉;王強;;飛行器蒙皮紅外輻射特征的反向蒙特卡羅計算與分析方法[J];紅外與激光工程;2009年02期

7 張銀雪;賈振紅;劉子建;;基于改進BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群優(yōu)化算法的圖像濾波方法的研究[J];光電子.激光;2009年03期

8 董衛(wèi)軍;樊養(yǎng)余;周明全;;基于多小波變換的圖像去噪[J];計算機應(yīng)用與軟件;2007年12期

9 蔣恩松;李孟超;孫劉杰;;一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的卡爾曼濾波改進方法[J];電子與信息學(xué)報;2007年09期

10 魯亞光;自適應(yīng)小波閾值去噪在光譜信號處理中的應(yīng)用[J];光譜實驗室;2004年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張國亮;紅外多光譜多個弱小運動目標的檢測與跟蹤技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 劉鑫;多光譜紅外成像系統(tǒng)性能表征方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

3 張春光;基于超光譜成像系統(tǒng)的聲光可調(diào)濾波技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 許洪;多光譜、超光譜成像探測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 魏賀;基于輪轉(zhuǎn)濾光片的水下光譜成像技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2018年

2 薛文慧;氣動熱環(huán)境下共形整流罩熱輻射特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 張龍濤;基于模糊數(shù)學(xué)的圖像增強算法研究[D];長江大學(xué);2016年

4 李振;預(yù)警機蒙皮紅外特征與成像仿真技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

5 王穎;濾光片型光譜成像技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2015年

6 葛永博;空中目標紅外輻射建模及成像仿真[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 劉文好;復(fù)雜背景中紅外微弱目標檢測與識別[D];上海交通大學(xué);2014年

8 高希磊;整流罩氣動加熱對成像影響建模與仿真[D];西安電子科技大學(xué);2013年

9 張可;飛行器蒙皮紅外輻射圖像生成技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

10 唐蕾;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與卡爾曼濾波算法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號：2601112