红外热成像在地雷探测中的应用研究

发布时间：2017-04-22 18:01

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【摘要】：有效排雷是一项世界性的难题,红外探雷是探测技术中一项非常有潜力的探雷技术。红外热成像技术利用目标自身辐射特征获取图像,主要工作在3~5μm和8~14μm两个大气窗口。红外热成像探测具有穿透烟、雾及外部伪装的能力,能够实现全天候、远距离观察目标。红外探测器是红外成像系统中一项关键技术,随着红外探测器的性能及工艺的提高,红外成像系统迅速发展,在空间分辨率和温度分辨率上都大大提升。红外成像的特性、红外探测器的发展及现代图像处理技术都为红外成像探测地雷提供了可能。本文以红外热成像探测为基础,利用埋设物体与背景所形成的辐射差异,通过高分辨率的红外热像仪对雷区进行红外成像探测,并通过一定的图像处理技术对目标物进行特征提取,以便进一步分析研究。影响热对比形成的不同因素进行了数据处理和分析。对原始图像通过特征提取,验证了图像的几何特征。论文研究的主要内容包括:(1)提出了地雷探测的必要性,并对不同的探雷法进行了介绍说明。对红外探测主要相关技术和红外成像探雷的国内外发展作了介绍。分析了影响目标和土壤背景辐射的因素,构建了红外热成像地雷探测系统。(2)在影响因素分析的基础上,提出红外地雷探测的热传导数学模型,对该数学模型的初始条件和边界条件进行了讨论,并且对数学模型的算法分析说明。对数学模型进行仿真,通过对比仿真数据与归一化实测数据,以及相关系数的计算,验证了所建立数学模型的可行性。(3)搭建红外地雷探测系统,设置埋设地雷区域,对其进行红外成像探测,研究了埋雷区域的温差变化,并分析了影响温度分布的不同因素。论述了雷场红外图像的特征,研究了针对雷场探测的图像处理方法。通过C-V模型和形态学边缘检测得到了明显的地雷的几何特征,并通过圆形度指标进行了计算分析。
【关键词】：地雷 红外热成像 热模型 图像处理
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 地雷及其探测技术介绍11-14
• 1.3 国内外发展现状14-17
• 1.3.1 红外成像技术的发展研究14-16
• 1.3.2 红外热成像探雷技术的发展16-17
• 1.4 本论文主要工作17-20
• 2. 红外成像探雷系统20-30
• 2.1 红外成像的探测原理20-21
• 2.2 影响目标与背景辐射特性的因素21-26
• 2.2.1 太阳辐射22-23
• 2.2.2 大气辐射23-24
• 2.2.3 对流换热24-25
• 2.2.4 土壤热散射25-26
• 2.2.5 地物辐射26
• 2.3 红外成像探雷系统26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3. 红外成像探测的热传导模型研究30-42
• 3.1 土壤热传导的数学模型30-31
• 3.2 初始条件和边界条件31-36
• 3.2.1 初始条件31-32
• 3.2.2 边界条件32-36
• 3.3 数学模型的算法分析36-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4. 模型的仿真实验及影响因素分析42-60
• 4.1 模型的仿真实验42-46
• 4.2 影响因素的分析46-58
• 4.2.1 埋入深度的影响46-49
• 4.2.2 探测时间的影响49-52
• 4.2.3 植被的影响52-55
• 4.2.4 土壤湿度的影响55-58
• 4.3 本章小结58-60
• 5. 红外图像处理60-72
• 5.1 红外图像的特点60-62
• 5.2 红外图像处理的方法和结果62-70
• 5.2.1 校正62-63
• 5.2.2 消噪63-64
• 5.2.3 增强64-65
• 5.2.4 特征处理65-70
• 5.3 本章小结70-72
• 6. 总结与展望72-74
• 6.1 论文总结72-73
• 6.2 存在问题及展望73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

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本文编号：320928