【摘要】：空中弱目標(biāo)天基光學(xué)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)是目前軍事航天、國(guó)防安全等領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。而對(duì)于天基光學(xué)觀測(cè)視角下,探測(cè)場(chǎng)景復(fù)雜,其中不僅包含目標(biāo)與背景,還可能存在高反射率云層、地面高溫?zé)嵩�、空中閃電等多種虛警源,這將嚴(yán)重影響目標(biāo)的檢測(cè)識(shí)別概率。本文從天基光學(xué)探測(cè)原理出發(fā),分析潛在的虛警源,并進(jìn)行光學(xué)特性分析與建模仿真方法研究,可為探測(cè)載荷方案設(shè)計(jì)與檢測(cè)識(shí)別算法研究提供支持。開展的具體研究?jī)?nèi)容為:(1)天基光學(xué)探測(cè)潛在虛警源分析。從天基光學(xué)探測(cè)原理及方案出發(fā),分析天基光學(xué)觀測(cè)視角下復(fù)雜場(chǎng)景中可能出現(xiàn)的潛在虛警源。結(jié)合過(guò)門限目標(biāo)檢測(cè)原理,通過(guò)分析典型空中目標(biāo)和潛在虛警源在不同空間尺度、時(shí)間尺度、輻射尺度下的像元形態(tài)與輻射亮度差異,分別給出每種尺度下的主要虛警源。(2)高反射率云層紅外輻射特性仿真模型建立。首先,從云層光學(xué)成像的物理機(jī)理出發(fā),分析了光線的入射、吸收、散射等輻射能量傳輸過(guò)程;然后,建立云層粒子譜分布表征模型,結(jié)合米氏散射理論計(jì)算云層的光譜輻射特性參數(shù);而后,建立云層的輻射特性計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)云層輻射能量的計(jì)算;最后,利用Dimond Square分形算法生成云層的外形結(jié)構(gòu),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)外形結(jié)構(gòu)下的云層輻射亮度的計(jì)算,映射為圖像灰度(DN)值,生成高反射率云層的紅外仿真圖像。(3)地面高溫?zé)嵩醇t外輻射特性仿真模型建立。首先,對(duì)真實(shí)地面高溫?zé)嵩催b感圖像進(jìn)行大氣校正與輻射定標(biāo),獲取熱源的輻射亮度;然后,利用Kmeans算法識(shí)別高溫像元,并基于物理成像機(jī)理,建立地面高溫?zé)嵩礈囟确囱菽Ｐ?實(shí)現(xiàn)熱源的溫度分布特性參數(shù)的反演;而后,計(jì)算不同仿真條件下熱源像元的輻射亮度;最后,將像元輻射亮度值映射為圖像DN值,生成地面高溫?zé)嵩吹募t外仿真圖像。(4)空中閃電紅外輻射特性仿真模型建立。首先,從閃電外形結(jié)構(gòu)的自相似性出發(fā),運(yùn)用L-System算法對(duì)閃電的主干分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真;然后,根據(jù)真實(shí)閃電的LIS數(shù)據(jù)資料,分別對(duì)閃電中短波紅外波段的輻射特性進(jìn)行建模計(jì)算;而后,將閃電的外形結(jié)構(gòu)與計(jì)算的輻射能量結(jié)合,形成初步的閃電紅外仿真圖像;最后,模擬閃電的光暈效果,將大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)引入到閃電紅外圖像的仿真中,生成閃電紅外仿真圖像。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論1.1 課題的背景及研究目的與意義近年來(lái)，隨著各國(guó)研制隱身飛行器技術(shù)的不斷進(jìn)步，，我國(guó)所面臨的安全形勢(shì)日益復(fù)雜，已經(jīng)全面列裝的 F-22，B-2 等隱身飛行器成為潛在的威脅。天基（包括臨近空間）光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)屬于被動(dòng)探測(cè)，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)，成像精度高，隱蔽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得應(yīng)用天基光學(xué)探測(cè)技術(shù)對(duì)隱身飛行器探測(cè)成為各國(guó)的研究熱點(diǎn)而天基光學(xué)探測(cè)場(chǎng)景中不僅包含目標(biāo)與背景，還包含高反射率云層、地面高溫?zé)嵩�、冰川、閃電等潛在虛警，嚴(yán)重影響目標(biāo)的檢測(cè)概率。因此，如何降低虛警率成為準(zhǔn)確、快速的對(duì)目標(biāo)飛行器進(jìn)行天基光學(xué)探測(cè)的重要組成部分。

之外也可以利用分形思想實(shí)現(xiàn)閃電骨架結(jié)構(gòu)的生成，這類方法算法、L-system 算法、元胞自動(dòng)機(jī)模型等。其中應(yīng)用最多的是-system 算法不僅能實(shí)現(xiàn)自相似分形結(jié)構(gòu)的建模，同時(shí)也可以實(shí)。因此在分形仿真領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。電紅外特性計(jì)算與圖像仿真方法閃電輻射特性的研究國(guó)內(nèi)外學(xué)者均做出過(guò)相關(guān)貢獻(xiàn)：） 國(guó)外的研究現(xiàn)狀學(xué)者在進(jìn)行閃電的紅外輻射研究時(shí)，一般采用統(tǒng)計(jì)分析地球靜 LIS（LightningImagingSensor）的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)閃電的計(jì)算。LIS 閃電成像儀姿態(tài)穩(wěn)定、分辨率相對(duì)較高，能夠提供資料。20 世紀(jì)初，Walter 利用移動(dòng)相機(jī)第一次拍攝到了閃電的，Takagi 設(shè)計(jì)了閃電成像 CCD 照相機(jī)。上個(gè)世紀(jì) 80 年代，NA探測(cè)光電設(shè)備搭載在 U-2 飛機(jī)上，得到了具有較高的空間解
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V52;TJ86;TP751;O439

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