馮昊

摘 要：本文對(duì)于紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)?？漳繕?biāo)跟蹤距離進(jìn)行研究，提出了相關(guān)的修正的MRTD視距估算模型，通過驗(yàn)證，本模型考慮了目標(biāo)的尺寸和探測(cè)概率對(duì)視距的影響，具有一定的可行性。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)跟蹤距離 紅外熱成像系統(tǒng) MRTD模型

中圖分類號(hào)：TN212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0014-01

分析熱成像系統(tǒng)視距，其外在影響因素則是大氣條件、目標(biāo)輻射特性，其內(nèi)外因素則是熱成像系統(tǒng)本身的性能。目前，在軍事領(lǐng)域中，熱成像系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，其中，熱成像系統(tǒng)的重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之一就是視距，盡可能大的視距都在熱成像設(shè)計(jì)中提出。所以，應(yīng)該進(jìn)行良好預(yù)測(cè)熱成像系統(tǒng)的視距，這樣能夠避免與熱成像系統(tǒng)作用距離的實(shí)測(cè)誤差，能夠降低生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平[1～2]。在已知的熱成像系統(tǒng)的基本性能基礎(chǔ)上，要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)視距估算，通過相關(guān)仿真和理論分析，能夠?qū)τ诟鞣N觀測(cè)條件下的熱成像系統(tǒng)的視距進(jìn)行估算。為更好能夠?qū)τ邳c(diǎn)輻射源目標(biāo)和擴(kuò)展源目標(biāo)的視距進(jìn)行有效的估算，本文提出的熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型。

1 分析觀察等級(jí)和探測(cè)概率對(duì)目標(biāo)探測(cè)的影響

在軍事方面的探測(cè)目標(biāo)過程中，知道目標(biāo)的方位還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該對(duì)于目標(biāo)的類型和型號(hào)等進(jìn)行更為詳細(xì)的掌握。所以，紅外熱成像系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)還應(yīng)該考慮目標(biāo)的大小和形狀對(duì)探測(cè)距離的影響[2]。這里提出的Johnson準(zhǔn)則，一般為國際上公認(rèn)的方法，實(shí)際中存在的目標(biāo)通過把目標(biāo)分成若干對(duì)等效條帶圖案而進(jìn)行有效的等效條帶表示。相同的總寬度與目標(biāo)臨界尺寸，一組黑白間隔相等的條帶狀圖案則表示目標(biāo)的等效條帶圖案，另外，實(shí)際目標(biāo)的溫差，也用于目標(biāo)相同的線條圖案來代替。其中，“周/臨界尺寸”能夠表示響應(yīng)的目標(biāo)臨界尺寸中所包含的可分辨的條帶數(shù)。通過Johnson準(zhǔn)則，能夠?qū)τ谀繕?biāo)的探測(cè)和識(shí)別的預(yù)測(cè)進(jìn)行有效的處理。這里所謂的觀察等級(jí)，則是在考慮結(jié)合人眼視覺的基礎(chǔ)上，結(jié)合紅外熱成像系統(tǒng)的性能的一種評(píng)價(jià)方法。在Johnson準(zhǔn)則中，目標(biāo)的不同的等效條帶對(duì)數(shù)代表不同的觀察等級(jí)。等級(jí)的劃分往往是通過視覺心理實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行完成，相關(guān)的大量的分析和視覺試驗(yàn)工作都已經(jīng)完成，公認(rèn)的比較適用的就是上述指出的Johnson準(zhǔn)則，能夠把紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力通過目標(biāo)等效條帶圖案方式進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別4個(gè)等級(jí)則是人眼觀察的等級(jí)劃分，這就是所謂的Johnson準(zhǔn)則。

2 關(guān)于紅外熱成像系統(tǒng)的視距估算模型探討

紅外熱成像系統(tǒng)的最大作用距離對(duì)于熱成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，另外，這也是紅外熱成像系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在熱成像系統(tǒng)中，根據(jù)輻射源的成像大小，點(diǎn)源和擴(kuò)展源兩種則是其兩種分類方法。點(diǎn)源顧名思義就是忽略不計(jì)目標(biāo)的物理尺寸，而目標(biāo)看作為一個(gè)點(diǎn)的輻射源。但是，需要注意，在實(shí)際中并不存在點(diǎn)源。只有充分考慮到了輻射源相對(duì)于觀測(cè)儀器所張的立體角度，而不僅僅是輻射源的真實(shí)物理尺寸，這樣才能判斷能否應(yīng)用為點(diǎn)源。例如，觀測(cè)對(duì)象為地面非常遙遠(yuǎn)的一顆星體，觀察者的真實(shí)物理尺寸盡管很大，但是，相比于觀測(cè)儀器的張角，則可以忽略不計(jì)，這樣，就可以認(rèn)為觀測(cè)者為一點(diǎn)源。另外，在不同的觀測(cè)場(chǎng)合，盡管對(duì)于同一個(gè)目標(biāo)，也可能為點(diǎn)源，可也能為擴(kuò)展源。例如，這里按照噴氣式飛機(jī)的尾噴口為例進(jìn)行說明，擴(kuò)展源則是在5 m處觀測(cè)的情況下較為合理，而點(diǎn)源處理則是在2 km以外處觀測(cè)較為合理。

總體上說，光學(xué)系統(tǒng)一般都在熱成像系統(tǒng)中具備，要能夠正確判斷目標(biāo)是點(diǎn)源還是擴(kuò)展源，應(yīng)該充分考慮的則是目標(biāo)在探測(cè)器中所成像的尺寸以及探測(cè)器的尺寸的關(guān)系，點(diǎn)源的情況則是在像的尺寸比探測(cè)器尺寸小的情況下，反之，擴(kuò)展源為輻射源就比較合理。

圖像細(xì)節(jié)的保持應(yīng)該在探測(cè)目標(biāo)過程中比較清晰，成像則是典型的特征，所以，點(diǎn)輻射源并沒有太大的實(shí)際意義。在對(duì)于軍事方面，特別是海空目標(biāo)跟蹤的熱成像技術(shù)中，其發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別的過程都是可以看作輻射源基本都是擴(kuò)展源。所以，在這樣的情況下，應(yīng)該充分考慮目標(biāo)輻射的能量情況，還應(yīng)該對(duì)于相關(guān)的輻射特性、人眼探測(cè)概率、幾何尺寸大小、形狀、觀察等級(jí)等方面的影響進(jìn)行充分考慮，這樣才能得出比較合理的系統(tǒng)視距。這里提出的表征紅外熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型，其中能夠一方面包括觀察者的主觀因素，另外，還具備相關(guān)的熱成像系統(tǒng)的性能和目標(biāo)的輻射特性，能夠具備比較綜合的評(píng)價(jià)熱成像系統(tǒng)性能。

首先分析MRTD預(yù)測(cè)紅外熱成像系統(tǒng)視距，其基本原理如下，ΔT為背景的實(shí)際等效溫差，f則為目標(biāo)的空間頻率，在相關(guān)的大氣衰減以后，熱成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)頻率的MRTD應(yīng)該小于或者等于紅外熱成像系統(tǒng)的溫差，同時(shí)，觀察等級(jí)所要求的最小視角則應(yīng)該小于或等于輻射源對(duì)熱成像系統(tǒng)的張角，即：

式中，H為目標(biāo)的高度。

為了對(duì)于典型掃描型紅外熱成像系統(tǒng)進(jìn)行分析并驗(yàn)證，利用MATLAB軟件進(jìn)行模型的計(jì)算，通過計(jì)算不同條件下，包括不同的大氣氣象條件和探測(cè)概率，對(duì)于?？漳繕?biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和辨別距離。此海空目標(biāo)的尺寸則為5.25×2.7 m2，其中與背景之間的溫差是6.14 K。

通過計(jì)算結(jié)果分析可以知道，紅外熱成像系統(tǒng)作用距離能夠收到相關(guān)的探測(cè)概率和觀察等級(jí)的影響，從具體情況進(jìn)行分析，一般來說，觀察等級(jí)的提高導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減少，另外，增大的探測(cè)概率則也導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減小，這里分析的結(jié)果與2001年的NVTherm模型的分析結(jié)果的變化趨勢(shì)具有一致性，同時(shí)，經(jīng)過對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，此視距模型也較為接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就能夠說明本文所提出的MRTD模型預(yù)測(cè)值的合理性，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，能夠合理選擇并應(yīng)用此視距模型。

3 結(jié)語

在使用MRTD模型過程中，為了使得估算結(jié)果更加接近實(shí)測(cè)值，應(yīng)該盡可能多的綜合考慮相關(guān)的背景的輻射特性、輻射特性以及目標(biāo)尺寸的影響，還應(yīng)該了解相關(guān)的人眼視覺系統(tǒng)的感知特性等，這樣就能使得紅外熱成像系統(tǒng)的作用距離的估算問題能夠有效的解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵曉鵬，張建奇，楊威.熱成像系統(tǒng)作用距離計(jì)算[A].昆明，1999

[2] 肖甫，吳慧中，肖亮，等.地面坦克目標(biāo)紅外熱成像物理模型研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005，17（11）.

[3] 李凡，劉上乾，張峰，等.點(diǎn)源目標(biāo)的紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的作用距離估算[J].紅外技術(shù)，2008（9）.endprint

摘 要：本文對(duì)于紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)海空目標(biāo)跟蹤距離進(jìn)行研究，提出了相關(guān)的修正的MRTD視距估算模型，通過驗(yàn)證，本模型考慮了目標(biāo)的尺寸和探測(cè)概率對(duì)視距的影響，具有一定的可行性。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)跟蹤距離 紅外熱成像系統(tǒng) MRTD模型

中圖分類號(hào)：TN212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0014-01

分析熱成像系統(tǒng)視距，其外在影響因素則是大氣條件、目標(biāo)輻射特性，其內(nèi)外因素則是熱成像系統(tǒng)本身的性能。目前，在軍事領(lǐng)域中，熱成像系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，其中，熱成像系統(tǒng)的重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之一就是視距，盡可能大的視距都在熱成像設(shè)計(jì)中提出。所以，應(yīng)該進(jìn)行良好預(yù)測(cè)熱成像系統(tǒng)的視距，這樣能夠避免與熱成像系統(tǒng)作用距離的實(shí)測(cè)誤差，能夠降低生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平[1～2]。在已知的熱成像系統(tǒng)的基本性能基礎(chǔ)上，要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)視距估算，通過相關(guān)仿真和理論分析，能夠?qū)τ诟鞣N觀測(cè)條件下的熱成像系統(tǒng)的視距進(jìn)行估算。為更好能夠?qū)τ邳c(diǎn)輻射源目標(biāo)和擴(kuò)展源目標(biāo)的視距進(jìn)行有效的估算，本文提出的熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型。

1 分析觀察等級(jí)和探測(cè)概率對(duì)目標(biāo)探測(cè)的影響

在軍事方面的探測(cè)目標(biāo)過程中，知道目標(biāo)的方位還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該對(duì)于目標(biāo)的類型和型號(hào)等進(jìn)行更為詳細(xì)的掌握。所以，紅外熱成像系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)還應(yīng)該考慮目標(biāo)的大小和形狀對(duì)探測(cè)距離的影響[2]。這里提出的Johnson準(zhǔn)則，一般為國際上公認(rèn)的方法，實(shí)際中存在的目標(biāo)通過把目標(biāo)分成若干對(duì)等效條帶圖案而進(jìn)行有效的等效條帶表示。相同的總寬度與目標(biāo)臨界尺寸，一組黑白間隔相等的條帶狀圖案則表示目標(biāo)的等效條帶圖案，另外，實(shí)際目標(biāo)的溫差，也用于目標(biāo)相同的線條圖案來代替。其中，“周/臨界尺寸”能夠表示響應(yīng)的目標(biāo)臨界尺寸中所包含的可分辨的條帶數(shù)。通過Johnson準(zhǔn)則，能夠?qū)τ谀繕?biāo)的探測(cè)和識(shí)別的預(yù)測(cè)進(jìn)行有效的處理。這里所謂的觀察等級(jí)，則是在考慮結(jié)合人眼視覺的基礎(chǔ)上，結(jié)合紅外熱成像系統(tǒng)的性能的一種評(píng)價(jià)方法。在Johnson準(zhǔn)則中，目標(biāo)的不同的等效條帶對(duì)數(shù)代表不同的觀察等級(jí)。等級(jí)的劃分往往是通過視覺心理實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行完成，相關(guān)的大量的分析和視覺試驗(yàn)工作都已經(jīng)完成，公認(rèn)的比較適用的就是上述指出的Johnson準(zhǔn)則，能夠把紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力通過目標(biāo)等效條帶圖案方式進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別4個(gè)等級(jí)則是人眼觀察的等級(jí)劃分，這就是所謂的Johnson準(zhǔn)則。

2 關(guān)于紅外熱成像系統(tǒng)的視距估算模型探討

紅外熱成像系統(tǒng)的最大作用距離對(duì)于熱成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，另外，這也是紅外熱成像系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在熱成像系統(tǒng)中，根據(jù)輻射源的成像大小，點(diǎn)源和擴(kuò)展源兩種則是其兩種分類方法。點(diǎn)源顧名思義就是忽略不計(jì)目標(biāo)的物理尺寸，而目標(biāo)看作為一個(gè)點(diǎn)的輻射源。但是，需要注意，在實(shí)際中并不存在點(diǎn)源。只有充分考慮到了輻射源相對(duì)于觀測(cè)儀器所張的立體角度，而不僅僅是輻射源的真實(shí)物理尺寸，這樣才能判斷能否應(yīng)用為點(diǎn)源。例如，觀測(cè)對(duì)象為地面非常遙遠(yuǎn)的一顆星體，觀察者的真實(shí)物理尺寸盡管很大，但是，相比于觀測(cè)儀器的張角，則可以忽略不計(jì)，這樣，就可以認(rèn)為觀測(cè)者為一點(diǎn)源。另外，在不同的觀測(cè)場(chǎng)合，盡管對(duì)于同一個(gè)目標(biāo)，也可能為點(diǎn)源，可也能為擴(kuò)展源。例如，這里按照噴氣式飛機(jī)的尾噴口為例進(jìn)行說明，擴(kuò)展源則是在5 m處觀測(cè)的情況下較為合理，而點(diǎn)源處理則是在2 km以外處觀測(cè)較為合理。

總體上說，光學(xué)系統(tǒng)一般都在熱成像系統(tǒng)中具備，要能夠正確判斷目標(biāo)是點(diǎn)源還是擴(kuò)展源，應(yīng)該充分考慮的則是目標(biāo)在探測(cè)器中所成像的尺寸以及探測(cè)器的尺寸的關(guān)系，點(diǎn)源的情況則是在像的尺寸比探測(cè)器尺寸小的情況下，反之，擴(kuò)展源為輻射源就比較合理。

圖像細(xì)節(jié)的保持應(yīng)該在探測(cè)目標(biāo)過程中比較清晰，成像則是典型的特征，所以，點(diǎn)輻射源并沒有太大的實(shí)際意義。在對(duì)于軍事方面，特別是海空目標(biāo)跟蹤的熱成像技術(shù)中，其發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別的過程都是可以看作輻射源基本都是擴(kuò)展源。所以，在這樣的情況下，應(yīng)該充分考慮目標(biāo)輻射的能量情況，還應(yīng)該對(duì)于相關(guān)的輻射特性、人眼探測(cè)概率、幾何尺寸大小、形狀、觀察等級(jí)等方面的影響進(jìn)行充分考慮，這樣才能得出比較合理的系統(tǒng)視距。這里提出的表征紅外熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型，其中能夠一方面包括觀察者的主觀因素，另外，還具備相關(guān)的熱成像系統(tǒng)的性能和目標(biāo)的輻射特性，能夠具備比較綜合的評(píng)價(jià)熱成像系統(tǒng)性能。

首先分析MRTD預(yù)測(cè)紅外熱成像系統(tǒng)視距，其基本原理如下，ΔT為背景的實(shí)際等效溫差，f則為目標(biāo)的空間頻率，在相關(guān)的大氣衰減以后，熱成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)頻率的MRTD應(yīng)該小于或者等于紅外熱成像系統(tǒng)的溫差，同時(shí)，觀察等級(jí)所要求的最小視角則應(yīng)該小于或等于輻射源對(duì)熱成像系統(tǒng)的張角，即：

式中，H為目標(biāo)的高度。

為了對(duì)于典型掃描型紅外熱成像系統(tǒng)進(jìn)行分析并驗(yàn)證，利用MATLAB軟件進(jìn)行模型的計(jì)算，通過計(jì)算不同條件下，包括不同的大氣氣象條件和探測(cè)概率，對(duì)于?？漳繕?biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和辨別距離。此?？漳繕?biāo)的尺寸則為5.25×2.7 m2，其中與背景之間的溫差是6.14 K。

通過計(jì)算結(jié)果分析可以知道，紅外熱成像系統(tǒng)作用距離能夠收到相關(guān)的探測(cè)概率和觀察等級(jí)的影響，從具體情況進(jìn)行分析，一般來說，觀察等級(jí)的提高導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減少，另外，增大的探測(cè)概率則也導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減小，這里分析的結(jié)果與2001年的NVTherm模型的分析結(jié)果的變化趨勢(shì)具有一致性，同時(shí)，經(jīng)過對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，此視距模型也較為接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就能夠說明本文所提出的MRTD模型預(yù)測(cè)值的合理性，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，能夠合理選擇并應(yīng)用此視距模型。

3 結(jié)語

在使用MRTD模型過程中，為了使得估算結(jié)果更加接近實(shí)測(cè)值，應(yīng)該盡可能多的綜合考慮相關(guān)的背景的輻射特性、輻射特性以及目標(biāo)尺寸的影響，還應(yīng)該了解相關(guān)的人眼視覺系統(tǒng)的感知特性等，這樣就能使得紅外熱成像系統(tǒng)的作用距離的估算問題能夠有效的解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵曉鵬，張建奇，楊威.熱成像系統(tǒng)作用距離計(jì)算[A].昆明，1999

[2] 肖甫，吳慧中，肖亮，等.地面坦克目標(biāo)紅外熱成像物理模型研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005，17（11）.

[3] 李凡，劉上乾，張峰，等.點(diǎn)源目標(biāo)的紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的作用距離估算[J].紅外技術(shù)，2008（9）.endprint

摘 要：本文對(duì)于紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)海空目標(biāo)跟蹤距離進(jìn)行研究，提出了相關(guān)的修正的MRTD視距估算模型，通過驗(yàn)證，本模型考慮了目標(biāo)的尺寸和探測(cè)概率對(duì)視距的影響，具有一定的可行性。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)跟蹤距離 紅外熱成像系統(tǒng) MRTD模型

中圖分類號(hào)：TN212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0014-01

分析熱成像系統(tǒng)視距，其外在影響因素則是大氣條件、目標(biāo)輻射特性，其內(nèi)外因素則是熱成像系統(tǒng)本身的性能。目前，在軍事領(lǐng)域中，熱成像系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，其中，熱成像系統(tǒng)的重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之一就是視距，盡可能大的視距都在熱成像設(shè)計(jì)中提出。所以，應(yīng)該進(jìn)行良好預(yù)測(cè)熱成像系統(tǒng)的視距，這樣能夠避免與熱成像系統(tǒng)作用距離的實(shí)測(cè)誤差，能夠降低生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平[1～2]。在已知的熱成像系統(tǒng)的基本性能基礎(chǔ)上，要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)視距估算，通過相關(guān)仿真和理論分析，能夠?qū)τ诟鞣N觀測(cè)條件下的熱成像系統(tǒng)的視距進(jìn)行估算。為更好能夠?qū)τ邳c(diǎn)輻射源目標(biāo)和擴(kuò)展源目標(biāo)的視距進(jìn)行有效的估算，本文提出的熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型。

1 分析觀察等級(jí)和探測(cè)概率對(duì)目標(biāo)探測(cè)的影響

在軍事方面的探測(cè)目標(biāo)過程中，知道目標(biāo)的方位還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該對(duì)于目標(biāo)的類型和型號(hào)等進(jìn)行更為詳細(xì)的掌握。所以，紅外熱成像系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)還應(yīng)該考慮目標(biāo)的大小和形狀對(duì)探測(cè)距離的影響[2]。這里提出的Johnson準(zhǔn)則，一般為國際上公認(rèn)的方法，實(shí)際中存在的目標(biāo)通過把目標(biāo)分成若干對(duì)等效條帶圖案而進(jìn)行有效的等效條帶表示。相同的總寬度與目標(biāo)臨界尺寸，一組黑白間隔相等的條帶狀圖案則表示目標(biāo)的等效條帶圖案，另外，實(shí)際目標(biāo)的溫差，也用于目標(biāo)相同的線條圖案來代替。其中，“周/臨界尺寸”能夠表示響應(yīng)的目標(biāo)臨界尺寸中所包含的可分辨的條帶數(shù)。通過Johnson準(zhǔn)則，能夠?qū)τ谀繕?biāo)的探測(cè)和識(shí)別的預(yù)測(cè)進(jìn)行有效的處理。這里所謂的觀察等級(jí)，則是在考慮結(jié)合人眼視覺的基礎(chǔ)上，結(jié)合紅外熱成像系統(tǒng)的性能的一種評(píng)價(jià)方法。在Johnson準(zhǔn)則中，目標(biāo)的不同的等效條帶對(duì)數(shù)代表不同的觀察等級(jí)。等級(jí)的劃分往往是通過視覺心理實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行完成，相關(guān)的大量的分析和視覺試驗(yàn)工作都已經(jīng)完成，公認(rèn)的比較適用的就是上述指出的Johnson準(zhǔn)則，能夠把紅外熱成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力通過目標(biāo)等效條帶圖案方式進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別4個(gè)等級(jí)則是人眼觀察的等級(jí)劃分，這就是所謂的Johnson準(zhǔn)則。

2 關(guān)于紅外熱成像系統(tǒng)的視距估算模型探討

紅外熱成像系統(tǒng)的最大作用距離對(duì)于熱成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，另外，這也是紅外熱成像系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在熱成像系統(tǒng)中，根據(jù)輻射源的成像大小，點(diǎn)源和擴(kuò)展源兩種則是其兩種分類方法。點(diǎn)源顧名思義就是忽略不計(jì)目標(biāo)的物理尺寸，而目標(biāo)看作為一個(gè)點(diǎn)的輻射源。但是，需要注意，在實(shí)際中并不存在點(diǎn)源。只有充分考慮到了輻射源相對(duì)于觀測(cè)儀器所張的立體角度，而不僅僅是輻射源的真實(shí)物理尺寸，這樣才能判斷能否應(yīng)用為點(diǎn)源。例如，觀測(cè)對(duì)象為地面非常遙遠(yuǎn)的一顆星體，觀察者的真實(shí)物理尺寸盡管很大，但是，相比于觀測(cè)儀器的張角，則可以忽略不計(jì)，這樣，就可以認(rèn)為觀測(cè)者為一點(diǎn)源。另外，在不同的觀測(cè)場(chǎng)合，盡管對(duì)于同一個(gè)目標(biāo)，也可能為點(diǎn)源，可也能為擴(kuò)展源。例如，這里按照噴氣式飛機(jī)的尾噴口為例進(jìn)行說明，擴(kuò)展源則是在5 m處觀測(cè)的情況下較為合理，而點(diǎn)源處理則是在2 km以外處觀測(cè)較為合理。

總體上說，光學(xué)系統(tǒng)一般都在熱成像系統(tǒng)中具備，要能夠正確判斷目標(biāo)是點(diǎn)源還是擴(kuò)展源，應(yīng)該充分考慮的則是目標(biāo)在探測(cè)器中所成像的尺寸以及探測(cè)器的尺寸的關(guān)系，點(diǎn)源的情況則是在像的尺寸比探測(cè)器尺寸小的情況下，反之，擴(kuò)展源為輻射源就比較合理。

圖像細(xì)節(jié)的保持應(yīng)該在探測(cè)目標(biāo)過程中比較清晰，成像則是典型的特征，所以，點(diǎn)輻射源并沒有太大的實(shí)際意義。在對(duì)于軍事方面，特別是海空目標(biāo)跟蹤的熱成像技術(shù)中，其發(fā)現(xiàn)、定向、識(shí)別和辨別的過程都是可以看作輻射源基本都是擴(kuò)展源。所以，在這樣的情況下，應(yīng)該充分考慮目標(biāo)輻射的能量情況，還應(yīng)該對(duì)于相關(guān)的輻射特性、人眼探測(cè)概率、幾何尺寸大小、形狀、觀察等級(jí)等方面的影響進(jìn)行充分考慮，這樣才能得出比較合理的系統(tǒng)視距。這里提出的表征紅外熱成像系統(tǒng)靜態(tài)性能的MRTD模型，其中能夠一方面包括觀察者的主觀因素，另外，還具備相關(guān)的熱成像系統(tǒng)的性能和目標(biāo)的輻射特性，能夠具備比較綜合的評(píng)價(jià)熱成像系統(tǒng)性能。

首先分析MRTD預(yù)測(cè)紅外熱成像系統(tǒng)視距，其基本原理如下，ΔT為背景的實(shí)際等效溫差，f則為目標(biāo)的空間頻率，在相關(guān)的大氣衰減以后，熱成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)頻率的MRTD應(yīng)該小于或者等于紅外熱成像系統(tǒng)的溫差，同時(shí)，觀察等級(jí)所要求的最小視角則應(yīng)該小于或等于輻射源對(duì)熱成像系統(tǒng)的張角，即：

式中，H為目標(biāo)的高度。

為了對(duì)于典型掃描型紅外熱成像系統(tǒng)進(jìn)行分析并驗(yàn)證，利用MATLAB軟件進(jìn)行模型的計(jì)算，通過計(jì)算不同條件下，包括不同的大氣氣象條件和探測(cè)概率，對(duì)于?？漳繕?biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和辨別距離。此?？漳繕?biāo)的尺寸則為5.25×2.7 m2，其中與背景之間的溫差是6.14 K。

通過計(jì)算結(jié)果分析可以知道，紅外熱成像系統(tǒng)作用距離能夠收到相關(guān)的探測(cè)概率和觀察等級(jí)的影響，從具體情況進(jìn)行分析，一般來說，觀察等級(jí)的提高導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減少，另外，增大的探測(cè)概率則也導(dǎo)致熱成像系統(tǒng)的視距的減小，這里分析的結(jié)果與2001年的NVTherm模型的分析結(jié)果的變化趨勢(shì)具有一致性，同時(shí)，經(jīng)過對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，此視距模型也較為接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就能夠說明本文所提出的MRTD模型預(yù)測(cè)值的合理性，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，能夠合理選擇并應(yīng)用此視距模型。

3 結(jié)語

在使用MRTD模型過程中，為了使得估算結(jié)果更加接近實(shí)測(cè)值，應(yīng)該盡可能多的綜合考慮相關(guān)的背景的輻射特性、輻射特性以及目標(biāo)尺寸的影響，還應(yīng)該了解相關(guān)的人眼視覺系統(tǒng)的感知特性等，這樣就能使得紅外熱成像系統(tǒng)的作用距離的估算問題能夠有效的解決。

參考文獻(xiàn)

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