【摘要】：空中弱目標天基光學探測與識別技術是目前軍事航天、國防安全等領域的重要發(fā)展方向之一。而對于天基光學觀測視角下,探測場景復雜,其中不僅包含目標與背景,還可能存在高反射率云層、地面高溫熱源、空中閃電等多種虛警源,這將嚴重影響目標的檢測識別概率。本文從天基光學探測原理出發(fā),分析潛在的虛警源,并進行光學特性分析與建模仿真方法研究,可為探測載荷方案設計與檢測識別算法研究提供支持。開展的具體研究內容為:(1)天基光學探測潛在虛警源分析。從天基光學探測原理及方案出發(fā),分析天基光學觀測視角下復雜場景中可能出現(xiàn)的潛在虛警源。結合過門限目標檢測原理,通過分析典型空中目標和潛在虛警源在不同空間尺度、時間尺度、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,從云層光學成像的物理機理出發(fā),分析了光線的入射、吸收、散射等輻射能量傳輸過程;然后,建立云層粒子譜分布表征模型,結合米氏散射理論計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算模型,實現(xiàn)云層輻射能量的計算;最后,利用Dimond Square分形算法生成云層的外形結構,進而實現(xiàn)相應外形結構下的云層輻射亮度的計算,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)地面高溫熱源紅外輻射特性仿真模型建立。首先,對真實地面高溫熱源遙感圖像進行大氣校正與輻射定標,獲取熱源的輻射亮度;然后,利用Kmeans算法識別高溫像元,并基于物理成像機理,建立地面高溫熱源溫度反演模型,實現(xiàn)熱源的溫度分布特性參數(shù)的反演;而后,計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,生成地面高溫熱源的紅外仿真圖像。(4)空中閃電紅外輻射特性仿真模型建立。首先,從閃電外形結構的自相似性出發(fā),運用L-System算法對閃電的主干分支結構進行仿真;然后,根據(jù)真實閃電的LIS數(shù)據(jù)資料,分別對閃電中短波紅外波段的輻射特性進行建模計算;而后,將閃電的外形結構與計算的輻射能量結合,形成初步的閃電紅外仿真圖像;最后,模擬閃電的光暈效果,將大氣點擴散函數(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)大學碩士學位論文第 1 章 緒論1.1 課題的背景及研究目的與意義近年來，隨著各國研制隱身飛行器技術的不斷進步，，我國所面臨的安全形勢日益復雜，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）光學探測系統(tǒng)屬于被動探測，具有探測距離遠，成像精度高，隱蔽性強等優(yōu)點，使得應用天基光學探測技術對隱身飛行器探測成為各國的研究熱點而天基光學探測場景中不僅包含目標與背景，還包含高反射率云層、地面高溫熱源、冰川、閃電等潛在虛警，嚴重影響目標的檢測概率。因此，如何降低虛警率成為準確、快速的對目標飛行器進行天基光學探測的重要組成部分。

之外也可以利用分形思想實現(xiàn)閃電骨架結構的生成，這類方法算法、L-system 算法、元胞自動機模型等。其中應用最多的是-system 算法不僅能實現(xiàn)自相似分形結構的建模，同時也可以實。因此在分形仿真領域得到廣泛的應用。電紅外特性計算與圖像仿真方法閃電輻射特性的研究國內外學者均做出過相關貢獻：） 國外的研究現(xiàn)狀學者在進行閃電的紅外輻射研究時，一般采用統(tǒng)計分析地球靜 LIS（LightningImagingSensor）的數(shù)據(jù)，在此基礎上對閃電的計算。LIS 閃電成像儀姿態(tài)穩(wěn)定、分辨率相對較高，能夠提供資料。20 世紀初，Walter 利用移動相機第一次拍攝到了閃電的，Takagi 設計了閃電成像 CCD 照相機。上個世紀 80 年代，NA探測光電設備搭載在 U-2 飛機上，得到了具有較高的空間解
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V52;TJ86;TP751;O439

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