基于机器学习的MRTD客观测试方法研究

红外成像技术的加速发展对红外成像系统测试和评估的客观性和准确性提出了更加严格的要求。针对当前红外成像系统最小可辨温差(minimum resolvable temperature difference,MRTD)存在的测试主观性、操作复杂性等问题,提出基于支持向量机(support vector machine,SVM)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的两种MRTD客观测试方法。通过引入数据增强技术,避免由训练样本少及网络层次复杂导致的过拟合。实验结果表明,与实际人员对数据的判断相比较,MRTD测试使用SVM方法的识别准确率为94.50%,训练时间为8.22 s;CNN方法3次训练平均准确率为99.07%,迭代100次训练时间为487.48 s。SVM方法的实时性更好,CNN方法具有准确率高的特点,实验结果验证了这两种MRTD的客观测试方法为红外热成像系统性能指标研究提供了一种可靠的量化和评估工具。

基于MRTD信道宽度的热成像系统性能评价理论研究

热成像系统与人眼之间存在最佳匹配问题,存在一个最佳的角放大率使人眼与成像系统达到最佳的匹配状态,使系统性能达到最佳.本文提出一种基于信噪比模型的热成像系统性能评价方法,导出了一个基于MRTD信道宽度的热成像系统评价参量.通过对实际热成像系统的观察实验和分析比较,表明使用这个评价参量,可以获得热成像系统的最佳角放大率或最佳观察距离,使系统与人眼视觉得到最佳的匹配状态.结果对于进一步发展光电成像系统的性能评价理论具有理论意义,而且可望对实际系统的设计提供理论指导.

热成像系统MRTD数学模型的研究

通过研究热成像系统MRTD数学模型发展的历史及成果,推演和变换了最具代表性的10种最小可分辨温差方程,研究分析了各方程之间的内在联系和异同,从而在匹配滤波模型的基础上推导出新的MRTD方程。经理论推导发现建立起来的模型通过近似推导能推导出最具代表性的斯科特方程、罗切斯方程和劳埃德方程。新建立起的方程不仅消除了太多的取样近似,完整描述了三维噪声,而且在眼/脑空间积分中包括了扫描效率和过扫比的影响。

红外热像仪MRTD自动检测方法研究

为了降低对红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)检测的成本,对使用者一级的MRTD检测方法进行了研究,提出了一种基于FLIR92模型和BP神经网络的MRTD检测方法。该方法在兼顾检测精度的基础上,对检测条件和检测人员的要求大大降低,同时降低了检测成本,对降低红外热像仪的使用和维护成本具有重要意义。

红外光电系统TOD与MRTD测试方法的比较研究

对比了MRTD（最小可分辨温差）和TOD（三角形方向辨别）法在测试图样、观察任务、测试规程、结果处理、判断准则上的不同.通过对采样作用、动态响应、客观测量3个方面的分析,得出了TOD法在测试性能上的优势,引用国外相关单位的试验结果,说明了TOD测试的适用性.

基于新型MRTD模型研究扫描型红外热像仪的视距

基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,提出预测红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)方法。该方法根据频谱理论和红外热成像系统的二维调制传递函数,并结合匹配滤波器的概念,描述4条带标准靶的空间频谱函数。利用此空间频谱函数研究了4条带标准靶经过红外热成像系统的调制传递之后人眼视觉系统的感知信噪比。基于人眼视觉系统可感知的阈值信噪比,建立一个新的MRTD模型。依据此MRTD模型和视距模型,实现红外热像仪视距的预测。仿真结果表明,该方法预测的视距与实验数据有很好的一致性。

基于人眼视觉的一代热成像系统MRTD评价方法

从信号检测的角度入手,推导出基于人眼视觉的一代热成像系统的性能评价模型MRTD。新模型采用与实际人眼-脑传递特性相一致的复合模型,考虑了实际的四条带图案信号的衰减和人眼对目标面积内信号和噪声的归一化积分作用,使模型更接近实际情况。模拟计算表明:该模型部分改善原有模型存在的低频偏低、高频偏高的缺陷。

欠采样系统的MRTD测试方法研究

针对第二代红外成像系统普遍为欠采样系统的事实,通过MRTD测试方法在空间域和频率域成像过程的仿真,详细分析了该方法在对分辨能力和作用距离评估时存在的不足,并指出了这种不足产生的原因。对比分析了TRM3、DMRT、TOD和NVO-MRT这4种替代测试方法的工作原理和优缺点,依据现有测试条件,指出了国内MRTD测试短期内可采取的应对措施。

红外成像系统MRTD测试方法研究

围绕红外成像系统重要参数最小可分辨温差(MRTD)的测试问题展开研究。首先,介绍了传统MRTD测试方法及测试原理,分析了其存在的缺陷。其次,讨论了两种MRTD客观测试方法以及在此基础上发展的智能测试方法。最后,介绍了国际上两种改进的代替测试方法最小温差接收模型(MTDP)和三角方向识别法(TOD),并分析了各自的优缺点。

采样红外成像系统仿真及最小可分辨温差预测方法研究

提出一种基于采样红外成像系统仿真图像的最小可分辨温差MTRD预测方法.该方法从红外成像系统信号传递方程出发,模拟生成不同空间频率、辐射温度的标准四周期矩形样条;利用调制传递函数法和象素处理法,仿真了系统各组成模块的几何扭曲、模糊效应、噪声特性和非线性效应;由多名观察者观察样条仿真图像,统计正确判断概率,实现了MRTD的预测.仿真结果表明该方法预测的MRTD值能够与实际测量的MRTD值有很好的一致性.

红外成像系统最小可分辨温差影响因素分析

针对某多波段共口径长焦距反射式红外成像系统最小可分辨温差(minimum resolvable temperature difference,MRTD)在实验室条件下的测试结果偏离设计值这一现象,从MRTD的定义入手,详细梳理了观察频率响应、视觉角、采样相位传递函数等因素对MRTD测试结果的影响,重点分析了采样相位对红外系统静态和动态MRTD的影响情况,论证了空间频率在0.6f_(N)-0.9f_(N)区间内,静态MRTD测试值会偏离设计值。最后,通过实验室测试验证了采样相位传递函数是影响红外成像系统MRTD的主要因素。

红外成像系统性能模型的研究进展

综述了国内外红外成像系统性能模型的状况。在分析静态性能模型和动态性能模型的基础上 ,分别给出了其基本构想 ,阐述了几种静态性能模型的优缺点 ,讨论了动态性能模型的三种模块 :目标背景模块、图像处理算法模块和目标工作平台模块。介绍了它们在预测现场性能的应用。展望了性能模型的发展趋势。

基于LabVIEW的红外场景生成器最小可分辨温差测试

为了测试红外场景生成器的性能,建立了红外场景生成器最小可分辨温差的理论模型,分析了测试原理,设计了场景生成器的最小可分辨温差测试系统.该系统产生标准测试图案,通过改变不同空间频率下图案中杆形目标与背景之间的温度差,用扫描辐射计测量图案的温度分布,直到测出在某一个空间频率下对比度小于20%的杆形目标和背景的温度差,此即为该空间频率下的最小可分辨温差.根据最小可分辨温差随空间频率变化的曲线可以确定红外场景生成器最小可分辨温差特性.实验结果表明,该系统能够实现对红外场景模拟系统最小可分辨温差的测试,具有操作方便、性能可靠、可维修性好及人机界面友好等特点.

最小可分辨气体浓度的等效测试评价方法

最小可分辨气体浓度(MRGC)是最新提出的一种客观评价气体泄漏红外成像检测系统的性能参数,但MRGC测试系统较为复杂.本文首先推导建立了MRGC的数学模型,然后在比较MRGC与常规热成像系统的最小可分辨温差(MRTD)性能参数模型原理以及测试方法的基础上,依据最小可分辨辐射响应差相等的条件,提出了一种气体泄漏红外成像检测系统的MRGC等效测试评价方法,并对乙烯气体进行了MRGC的直接测量与等效测试结果的比较.结果表明两者具有较好的一致性,是一种可行的普适测试方法.由于等效测试法只需常规MRTD测试结果及气体红外光谱数据库,方法简单可靠,具有推广应用价值,对气体泄漏红外成像检测系统的研发和应用具有重要的意义.

凝视型非制冷红外热像仪的优化设计

概述了凝视型非制冷热像仪作用距离估算的几种模型及其特点。采用NVTherm分析了320×240凝视型非制冷热像仪的调制传递函数、最小可分辨温差和探测距离。分析结果表明,探测器的性能成为限制凝视型非制冷热像仪性能的关键因素。增加焦距、减小F／#、减小像元间距都能够改善凝视型非制冷热像仪的性能,增加作用距离。外场试验结果与NVTherm的仿真值符合得比较好,表明可以利用NVTherm对凝视型非制冷红外热像仪的设计过程进行优化,并能缩短设计周期。

一种红外系统性能检测仪的电路设计

为实现红外热像系统性能检测设备的国产化,设计了检测仪的电路系统。针对红外系统的关键测试指标,提出了检测仪的总体设计方案,详细阐述了检测仪的硬件电路设计,论述了红外系统最小可分辨温差(MRTD)、噪声等效温差(NETD)等指标的测试原理与算法,给出了电路检测软件和维修指导软件的设计方法。试验测试表明,该检测系统电路达到了设计指标要求,目前已应用于某小型红外系统检测诊断设备中。

一种实用的红外成像系统图像仿真方法

为了实现对红外成像系统静态性能计算机仿真评估,提出一种用于静态红外成像系统图像的生成方法。红外成像系统的调制传递函数(MTF)和噪声是系统图像的主要影响源,针对这一点,对系统调制传递函数和各类噪声源分别进行分析和建模,再根据红外目标和背景的辐射特性建立红外标准图像。通过模型的建立最终得到红外仿真图像,结果表明该方法具有很好的应用前景。

一种最小可分辨温差计算方法

提出了一种红外成像系统的最小可分辨温差(Minimum Resolvable Temperature Difference,MRTD)预测方法。该方法以线性系统理论为基础,利用调制传递函数建立红外成像系统模型,模拟生成不同空间频率的标准四杆靶(长宽比为7:1);通过分析四杆靶的二维(横向和纵向)成像质量,引入对比度修正因子,获取系统输出的四杆靶与背景的温差;利用阈值输入对比度温差,得到系统的MRTD。仿真试验表明,该方法预测的MRTD值与实际测量值一致。

红外热像仪外场性能测试系统

为了满足部队外场条件下进行红外热像仪技术性能检测的设备需求,设计一套红外热像仪外场性能测试系统。在现有几种典型的检测系统的产品基础上,通过等效条带图案的方法,预测热成像系统在多种概率下的可探测、识别和认清距离的数学模型,确定各种红外装备的检测修正因子,得到测试参数精确性能指标,并设计了红外热像仪外场性能测试系统的总体设计方案及实现的方法。实测数据分析表明:该测试系统在结构设计上有一定的创造性,可满足部队维修保障需求,具有应用价值。

考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析

为实现传统红外成像系统与红外偏振成像系统探测能力的比较,基于系统的最小可分辨温差和最小可分辨偏振度差,分别建立了二者的作用距离模型,讨论了非理想探测器的参数对系统探测能力的影响,并设计了相应实验,验证了建立模型的可靠性,为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供了参考。