微光成像系统的MRC模型及其测量实验研究

发布时间：2017-07-26 02:22

  本文关键词：微光成像系统的MRC模型及其测量实验研究

  更多相关文章： 选通 微光夜视 性能模型 CCD/CMOS MRC 作用距离

【摘要】：微光夜视成像系统的性能评价模型一直是夜视技术领域的重要问题,对微光夜视成像系统性能的改善、提升和发展具有重要的指导作用及实用价值。最小可分辨对比度(Minimum Resolvable Contrast,MRC)是一种可定量描述光电成像系统阈值对比度的评价参量,它综合了系统灵敏度和噪声、目标空间频率以及人眼视觉特性等因素,能更全面地反映光电成像系统的极限性能。基于光电成像系统MRC的扩展源目标作用距离预测方法充分考虑了目标/背景特性、大气传输影响、光电成像系统的传递特性以及人眼视觉特性等因素,可以更合理地预测光电成像系统的作用距离。微光夜视系统是一种可增强夜间作战实力的技术装备,本身并不具有作战能力,但是在夜间可促进武器装备的作用发挥。选通成像系统是一种重要的微光成像系统,它能够有效地降低脉冲激光照明引起的后向散射的影响,提高夜间以及恶劣环境下光电成像系统的作用距离。本文分别对低照度CCD/CMOS成像系统及选通成像系统进行了MRC测量及其作用距离估算的研究。首先,搭建了一个微光成像系统MRC测试系统,针对典型低照度CCD/CMOS成像组件,进行了低照度MRC的实验室测量和分析;并利用基于MRC的光电成像系统作用距离模型,对低照度CCD和CMOS成像组件分别在相同焦距、瞬时视场和成像视场条件下的作用距离进行了预测分析和讨论,得出法国超低照度CMOS组件作用距离在低照度情况下优于低照度CCD成像组件;然后,为了研究选通信号(选通频率、占空比)对选通成像系统成像效果的影响以及等效曝光量理论,采用了人眼主观判断标准分辨率靶标的方法,结果表明:选通频率在选通像管的工作频率范围内(100Hz-1000Hz)对选通成像系统的影响不够明显,可以忽略不计;图像景物平均亮度会随着选通信号占空比的增加而增大,极限分辨角也会随之增大。搭建了选通成像系统的MRC测试系统,对选通成像系统在非选通工作模式下的MRC进行了测量,并由此估算了选通工作模式下的作用距离。本文的研究对于低照度成像系统的设计和性能评价具有理论指导意义和实用价值。
【关键词】：选通 微光夜视 性能模型 CCD/CMOS MRC 作用距离
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ5;TN223
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 微光成像器件技术的发展状况11-17
• 1.2.1 微光像增强器技术发展状况11-14
• 1.2.2 微光CCD/CMOS技术发展状况14-16
• 1.2.3 微光增强型CCD/CMOS技术发展状况16-17
• 1.3 微光夜视技术性能评价研究17-21
• 1.3.1 微光夜视技术性能评价综述17-18
• 1.3.2 微光夜视技术性能评价研究现状18-21
• 1.4 论文研究内容及章节安排21-22
• 第2章 微光成像系统的MRC模型与作用距离模型22-36
• 2.1 微光ICCD成像系统MRC模型推导的基本过程22-32
• 2.1.1 目标与背景平均辐亮度和表观对比度22-24
• 2.1.2 光阴极表面接收的目标和背景的光通量24
• 2.1.3 CCD像元探测的目标或背景的电子通量24-25
• 2.1.4 三条带靶标的图像信噪比25-27
• 2.1.5 微光ICCD成像系统实际输出信号27-29
• 2.1.6 微光ICCD成像系统噪声29-30
• 2.1.7 微光ICCD成像系统的MRC30-32
• 2.2 微光CCD/CMOS夜视系统的MRC模型推导32
• 2.3 基于MRC的微光成像系统作用距离模型32-35
• 2.3.1 目标与场景模型33
• 2.3.2 大气传输的影响33-34
• 2.3.3 作用距离模型34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 低照度成像组件的MRC测量及其作用距离估算36-46
• 3.1 低照度CCD/CMOS成像组件MRC测量36-42
• 3.1.1 MRC的测试系统36-39
• 3.1.2 MRC测量结果及其分析39-42
• 3.2 基于MRC的低照度成像组件作用距离模拟与分析42-44
• 3.2.1 低照度成像组件的作用距离估算42-43
• 3.2.2 分析和讨论43-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第4章 选通成像系统的等效曝光量理论实验及其MRC测量46-60
• 4.1 选通成像系统的等效曝光量理论46-49
• 4.1.1 照明激光脉冲占空比47-48
• 4.1.2 光电阴极平均工作电流密度与目标表面照度48-49
• 4.2 选通信号影响实验及数据分析49-56
• 4.2.1 实验方案49-50
• 4.2.2 实验配置50-52
• 4.2.3 实验过程52-53
• 4.2.4 实验数据处理及分析结论53-56
• 4.3 微光ICMOS成像系统的MRC测量56-58
• 4.3.1 测量实验56-57
• 4.3.2 实验数据处理及分析结论57-58
• 4.4 选通微光ICMOS成像系统的作用距离估算58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 结论60-62
• 5.1 主要工作60
• 5.2 主要创新点60-61
• 5.3 有待进一步研究的问题61-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单66-67
• 致谢67

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本文编号：574371