点源目标红外成像的探测距离估计方法

摘要

本发明公开了点源目标红外成像的探测距离估计方法，主要解决了现有技术中点源目标探测距离估算误差过大的问题。本发明的具体步骤是：1.查询系统参数；2.获取点扩散函数模板；3.获得可见度因子；4.测量温度；5.计算辐射亮度差；6.选取预设距离；7.获得大气衰减系数；8.计算探测信噪比；9.判断探测信噪比是否等于检测信噪比；10.判断探测信噪比是否大于检测信噪比；11.获得探测距离。本发明可以实现点源目标探测信噪比的精确估计，进而可以完成探测距离精确估计，该方法可广泛用于红外成像探测与评估领域。

主权项

点源目标红外成像的探测距离估计方法，包括如下步骤：（1）查询系统参数：1a）根据红外成像系统设计手册，查询点源目标红外成像的探测距离所需参数；1b）查询点源目标表观面积；（2）获取点扩散函数模板：对红外成像系统的光学子系统进行光线追迹，得到红外成像系统中光学子系统的点扩散函数模板；（3）获得可见度因子：按照下式，计算红外成像系统对点源目标的可见度因子：$P=\int \underset{A}{\int }h(x,y)\mathrm{dxdy}$其中，P表示红外成像系统对点源目标的可见度因子，A表示红外成像系统中的单元探测器的面积，h(x,y)表示红外成像系统中光学子系统的点扩散函数模板，x表示红外成像系统单元探测器光敏面二维空间的横坐标值，y表示红外成像系统单元探测器光敏面二维空间的纵坐标值，坐标原点位于红外成像系统单元探测器光敏面的几何中心；（4）测量温度：用红外热像仪分别测量点源目标的温度和背景温度；（5）计算辐射亮度差：按照下式，计算点源目标与背景的单色辐射亮度差：$L=\frac{1}{\pi }(\mathrm{\alpha M}-\mathrm{\beta G})$其中，L表示点源目标与背景的单色辐射亮度差，α表示点源目标的发射率，M表示与点源目标温度相同的黑体单色辐射出射度，β表示背景的发射率，G表示与背景温度相同的黑体单色辐射出射度；（6）选取预设距离：在满足点源目标角准则范围内，任意选取一个点源目标与红外成像系统之间的距离，将该距离作为预设距离；（7）获得大气衰减系数：用大气辐射工具包，获得预设距离内的大气衰减系数；（8）计算探测信噪比：按照下式，计算红外成像系统探测点源目标的探测信噪比：$N=\frac{\mathrm{PDC\tau \sigma }\underset{a}{\overset{b}{\int }}\mathrm{LSd\lambda }}{R^2\sqrt{\mathrm{A\xi }}}$其中，N表示红外成像系统探测点源目标的探测信噪比，P表示红外成像系统的点源可见度因子，D表示红外成像系统中探测器的归一化探测度，C表示红外成像系统中光学子系统入瞳面积，τ表示预设距离内的大气衰减系数，σ表示红外成像系统中光学子系统衰减系数，a表示红外成像系统工作的下限波长，b表示红外成像系统工作的上限波长，L表示点源目标与背景的单色辐射亮度差，S表示点源目标表观面积，λ表示红外成像系统工作上下限波段内的波长，dλ表示对红外成像系统波长进行微分，R表示预设距离，A表示红外成像系统单元探测器面积，ξ表示红外成像系统的噪声等效带宽；（9）判断探测信噪比是否等于检测信噪比：判断红外成像系统探测点源目标的探测信噪比是否等于红外成像系统检测信噪比，若是，则执行步骤（11），否则，执行步骤（10）；（10）判断探测信噪比是否大于检测信噪比；判断红外成像系统探测点源目标的探测信噪比是否大于红外成像系统检测信噪比，如果是，将预设距离增大1公里步长，执行步骤（7），否则，将预设距离缩小1公里步长，执行步骤（7）；（11）获得探测距离：将满足红外成像系统探测点源目标的探测信噪比等于红外成像系统检测信噪比的预设距离作为探测距离。