本文關(guān)鍵詞：低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤技術(shù)研究

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【摘要】：隨著太空探索的不斷深入,探測(cè)跟蹤空間碎片等強(qiáng)噪聲低對(duì)比度目標(biāo)具有非常重要的科學(xué)和軍事應(yīng)用意義。本文從目標(biāo)探測(cè)跟蹤主要技術(shù)環(huán)節(jié)考慮,對(duì)強(qiáng)噪聲低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤技術(shù)面臨的重要理論和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,重點(diǎn)研究了目標(biāo)特性、白天天光背景對(duì)探測(cè)的影響因素、探測(cè)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及圖像信號(hào)復(fù)原技術(shù)。首先分析目標(biāo)探測(cè)跟蹤機(jī)理、低對(duì)比度目標(biāo)的量化定義以及研究現(xiàn)狀,分析了目標(biāo)圖像背景預(yù)測(cè)與背景抑制方法,討論了基于自適應(yīng)閾值分割和邊界提取的目標(biāo)與背景的分離方法,以及聚類、管道濾波等適用于低對(duì)比度小目標(biāo)的檢測(cè)算法。同時(shí),明確了信噪比低于3dB的弱小目標(biāo)為低對(duì)比度目標(biāo)。進(jìn)而以目標(biāo)特性為切入點(diǎn),分析了目標(biāo)的幾何尺度及光學(xué)特性,建立了目標(biāo)的基本光照度模型;分析了目標(biāo)的角速度和角加速度運(yùn)動(dòng)特性,為建立探測(cè)跟蹤系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)提供依據(jù)。深入研究了典型目標(biāo)的光譜反射特性,分析了空間點(diǎn)目標(biāo)的紅外輻射及光譜特征,提出了基于雙波段紅外光譜的目標(biāo)紅外特性提取算法,并對(duì)算法的有效性進(jìn)行了研究。針對(duì)大氣傳輸和天光背景對(duì)地面探測(cè)跟蹤系統(tǒng)影響大、不確定性強(qiáng)的特點(diǎn),計(jì)算了大氣的吸收與散射系數(shù)、大氣背景輻射、透過率和天空背景亮度,分析了大氣垂直分布對(duì)光吸收和散射的影響;深入研究了大氣光散射對(duì)目標(biāo)對(duì)比度、大氣湍流對(duì)目標(biāo)彌散的影響。針對(duì)探測(cè)跟蹤系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能,詳細(xì)分析了跟蹤系統(tǒng)抖動(dòng)對(duì)目標(biāo)圖像對(duì)比度和信噪比的影響,推導(dǎo)了系統(tǒng)抖動(dòng)條件下的動(dòng)態(tài)光學(xué)傳遞函數(shù),提出了解決系統(tǒng)抖動(dòng)引起圖像模糊的圖像清晰化技術(shù)。設(shè)計(jì)研制了低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng),建立了探測(cè)系統(tǒng)雜散光模型,并進(jìn)行分析和提出改進(jìn)措施;詳細(xì)討論多種相機(jī)的探測(cè)靈敏度、信噪比特性和光譜響應(yīng)特性,提出適合在低對(duì)比度條件下高速使用的探測(cè)跟蹤相機(jī)類型;驗(yàn)證了采用圖像累加增強(qiáng)抑制大氣影響的成像探測(cè)算法、采用背景削減提高目標(biāo)成像對(duì)比度、光譜濾波提高目標(biāo)探測(cè)信噪比等方法的有效性;研制了天光背景測(cè)量?jī)x,對(duì)天光背景輻射進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量和標(biāo)定,獲得寶貴的天光背景數(shù)據(jù),為低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤圖像處理提供了實(shí)時(shí)背景參數(shù);提出了基于指數(shù)定律的增量維納濾波圖像清晰化處理算法,對(duì)目標(biāo)原始圖像與降質(zhì)函數(shù)進(jìn)行逐次高精度逼近,顯著改善圖像質(zhì)量,使圖像對(duì)比度提高了20%,信噪比提高了2.5dB以上。最后,對(duì)低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤的系統(tǒng)性能進(jìn)行了歸納和總結(jié)。指出應(yīng)結(jié)合探測(cè)器性能和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)進(jìn)一步研究圖像處理算法,探索新型的光電探測(cè)跟蹤機(jī)理和圖像清晰化的技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：低對(duì)比度目標(biāo) 目標(biāo)特性 天光背景 探測(cè)跟蹤系統(tǒng) 雜光抑制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 研究意義12-13
• 1.2 研究目的13-14
• 1.3 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)14-21
• 1.3.1 目標(biāo)與環(huán)境的光學(xué)特性研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3.2 目標(biāo)光大氣傳輸特性的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)15-17
• 1.3.3 目標(biāo)光學(xué)跟蹤系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)17-19
• 1.3.4 目標(biāo)信號(hào)處理研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)19-20
• 1.3.5 現(xiàn)有低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤面臨的挑戰(zhàn)20
• 1.3.6 現(xiàn)有低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)跟蹤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)20-21
• 1.4 本文主要工作21
• 1.5 本文結(jié)構(gòu)安排21-23
• 第二章 低對(duì)比度目標(biāo)定義23-36
• 2.1 引言23-24
• 2.2 低對(duì)比度小目標(biāo)檢測(cè)24-32
• 2.2.1 低對(duì)比度小目標(biāo)圖像增強(qiáng)25-29
• 2.2.2 低對(duì)比度小目標(biāo)分割29-31
• 2.2.3 低對(duì)比度小目標(biāo)檢測(cè)31-32
• 2.3 低對(duì)比度目標(biāo)的量化定義32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 低對(duì)比度目標(biāo)的特性分析36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 低對(duì)比度目標(biāo)幾何特性36-43
• 3.3 低對(duì)比度目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性43-46
• 3.4 低對(duì)比度目標(biāo)光譜特性46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 大氣傳輸與天空背景影響分析49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 大氣輻射傳輸分析49-52
• 4.3 大氣垂直分布對(duì)光吸收和散射的影響52-58
• 4.3.1 大氣垂直分布對(duì)光吸收的影響52-55
• 4.3.2 大氣垂直分布對(duì)光散射的影響55-58
• 4.4 不同海拔高度下對(duì)上觀測(cè)時(shí)的大氣透過率與天空背景亮度58-61
• 4.4.1 不同海拔高度下對(duì)上觀測(cè)時(shí)的大氣透過率58-59
• 4.4.2 不同海拔高度下對(duì)上觀測(cè)時(shí)的天空背景亮度59-61
• 4.5 大氣湍流對(duì)目標(biāo)彌散的影響61-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 跟蹤系統(tǒng)性能研究67-85
• 5.1 引言67
• 5.2 跟蹤系統(tǒng)分析67-70
• 5.3 跟蹤系統(tǒng)抖動(dòng)對(duì)成像的影響分析70-78
• 5.3.1 動(dòng)態(tài)線擴(kuò)散函數(shù)71-72
• 5.3.2 動(dòng)態(tài)光學(xué)傳遞函數(shù)72
• 5.3.3 勻速運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)態(tài)光學(xué)傳遞函數(shù)72-74
• 5.3.4 橫向振動(dòng)條件下的動(dòng)態(tài)光學(xué)傳遞函數(shù)74-78
• 5.4 跟蹤抖動(dòng)模糊圖像的清晰化78-80
• 5.5 高精度跟蹤抖動(dòng)抑制技術(shù)研究80-84
• 5.5.1 復(fù)合軸跟蹤控制技術(shù)81-82
• 5.5.2 跟蹤控制實(shí)驗(yàn)82-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 第六章 目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究85-134
• 6.1 引言85
• 6.2 探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)85-92
• 6.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)85-86
• 6.2.2 探測(cè)系統(tǒng)雜散光分析86-91
• 6.2.3 探測(cè)系統(tǒng)雜散光抑制措施91-92
• 6.3 高靈敏度探測(cè)圖像傳感技術(shù)92-105
• 6.3.1 數(shù)字圖像傳感技術(shù)及特點(diǎn)92-98
• 6.3.2 各類型圖像傳感器性能比較98-99
• 6.3.3 圖像傳感器信噪比對(duì)比分析99-103
• 6.3.4 圖像探測(cè)器光譜特性103-104
• 6.3.5 圖像傳感技術(shù)小結(jié)104-105
• 6.4 基于紅外光譜的空間點(diǎn)目標(biāo)特征提取方法研究105-109
• 6.4.1 基于雙波段紅外光譜數(shù)據(jù)的目標(biāo)特征提取方法105-106
• 6.4.2 算法的有效性分析106-109
• 6.5 采用圖像累加增強(qiáng)抑制大氣影響的成像探測(cè)技術(shù)研究109-113
• 6.6 光譜探測(cè)背景輻射測(cè)量技術(shù)及實(shí)驗(yàn)113-118
• 6.6.1 天空背景亮度的理論模型113-114
• 6.6.2 天空輻射亮度計(jì)算分析114-116
• 6.6.3 天空背景輻射測(cè)量116-118
• 6.7 光譜濾波提高目標(biāo)探測(cè)信噪比研究118-121
• 6.8 采用背景削減提高目標(biāo)成像對(duì)比度的方法研究121-125
• 6.9 低對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)圖像清晰化技術(shù)研究125-132
• 6.9.1 系統(tǒng)離焦與靜態(tài)像差校正的圖像清晰化處理研究125-127
• 6.9.2 目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)與大氣湍流降質(zhì)圖像的清晰化處理研究127-132
• 6.9.3 白天弱小目標(biāo)圖像的清晰化實(shí)驗(yàn)研究132
• 6.10本章小結(jié)132-134
• 第七章 結(jié)論134-137
• 7.1 本文的主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點(diǎn)134-136
• 7.2 下一步工作的展望136-137
• 致謝137-139
• 參考文獻(xiàn)139-148
• 攻博期間取得的研究成果148-149

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 譚碧濤;景春元;王寶國(guó);張新;關(guān)小偉;;光譜濾波技術(shù)對(duì)星等測(cè)量精度的影響[J];強(qiáng)激光與粒子束;2009年02期

2 李正周;馬齊佑;鄭微;劉書君;金鋼;;基于多特征融合的微弱紅外運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年01期

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本文編號(hào)：555179