基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究-论文.pdf

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1、第26卷第5期信号处理Vo1．26．No．52010年5月SIGNALPR0CESSINGMav．2010基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究杨德贵黎湘肖顺平(国防科技大学电子科学与工程学院空间电子与信息技术研究所，湖南长沙410073)摘要：论文将凝视红外成像系统的工作过程划分为与目标距离有关的第一阶段和只与探测器有关的第二阶段；针对第一阶段推导了面目标在凝视红外成像系统入瞳处的辐亮度的表达式，针对第二阶段利用黑体定标实验求解了红外图像灰度与人瞳处目标辐亮度之间的表达式；然后基于单站双波段红外成像系统所得到的目标红外图像推导了面目标距离表达式

2、。最后论文采用机场等地实测单站双波段红外图像数据对算法进行了验证并对试验结果和误差进行了分析。关键词：红外成像系统；入瞳辐亮度；双波段；红外图像；表观温度中图分类号：TN951文献标识码：A文章编号：1003—0530《2010)05—0714—05ResearchoftheSurfaceTargetRangingonSingle--stationDual·-bandIRImageYANGDe·-guiLIXiangXIAOShun-ping(InstituteofSpaceElectronicTechnology，CollegeofElectric

3、ScienceandEngineering，NUDT，Changsha，China410073)Abstract：InthispapertheStaringInfraredImagingSystemprocessisdividediiatotwostages，theoneisrelatedwiththetargetdistance，anotherwiththesensoronly．Theapparentradianceofthesurfacetargetandtheexpressionbetweenthepixelgrayandthe印-parent

4、radiancewerededucedbasedoneachstagerespectively．Thentheaerialandgroundsurfacetargetdistancewasdeducedbasedonthesingle—stationdual-bandinfraredimage．LastlythealgorithmwasvalidatedbytheIRimagesgotfromtheaerodromeetc，andtheresultsandrangingerr0rswereanalyzed．Keywords：infraredimagi

5、ngsystem；apparentradiance；dual—band；infraredimage；apparenttemperature文献驯则只是推导了凝视红外探测系统的目标作用1引言距离，而没有对目标距离进行求解。本文从红外成像红外被动测距一直以来都是测距研究的热点和难系统出发，首先推导了面目标在红外系统人瞳处辐亮点，许多研究人员在这方面开展了大量的研究工作，并度的表达式以及红外图像灰度与目标在入瞳处辐亮度取得了显著的成果。文献刮从不同角度等推导了系的关系式；然后在单站双波段条件下推导了面目标距统的作用距离，但未对目标距离进行计算。文献基离与表

6、观温度；最后利用实验数据验证了本文算法的于目标运动模型，利用系统测量得到的目标距离。文性能并对误差进行了分析。献基于目标与背景的辐照度差，在单站单波段条件2入瞳处目标辐亮度的求解下对地面目标被动测距进行了研究。文献针对单站双波段的条件，分别基于目标与背景的辐照度差、探目前越来越多红外探测系统采用红外凝视型焦平测系统测量的辐射功率比、目标的表观对比度以及目面阵列传感器。按照凝视型焦平面热成像系统的工作标信噪比等推导了测距公式，并分析了测距误差。原理，可以将其分为两个阶段，第一阶段是指目标及上述工作均不是针对凝视红外成像系统而研究背景红外辐射功率经大气衰

7、减后到达热成像系统；第的，也就是说测距没有与红外目标的图像联系起来，而二阶段是指红外辐射功率经光学系统的衰减及探测器收稿日期：2009年4月7日；修回日期：无基金项目：“十一五”目标特性预研项目第5期杨德贵等：基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究715响应后显示处理为灰度图像。其中第一阶段与目标距的目标表观辐照度为E：离密切相关，第二阶段则只决定于红外探测系统本身E=F(r)j{f。M(，)+[1一](，)}d2的传递函数。2o在第一阶段，主要影响因素为大气透射比f(，R)(3)：e-．R由于目标区域完全充满探测器的瞬时视场，它与传输距离和波长

8、密切相关。其中大气对红外辐射的衰减用消光系数来描述。在第二阶段，(IFOV)，因此F(r)就是系统的IFOV