[发明专利]基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法

说明书

本发明公开了一种基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法，建立基于点扩散函数的离散系统成像模型，其中，基于建立的离散系统成像模型仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像；获取图像中的目标有效成像像素数；计算目标理论成像像素数与有效成像像素数的比值，得到所述比值随目标理论边长变化的特征曲线；以特征曲线上升至一个设定值时的目标有效成像像素数作为小目标判断的阈值有效成像像素数，将有效成像像素数小于阈值有效成像像素数的目标判定为小目标，反之则判定为面目标。本发明具有操作性强、适用性广的特点，可作为一种通用的判断方法。

技术领域

本发明涉及一种基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法。

背景技术

红外辐射特性测量可以获取目标的辐射亮度分布、辐射强度、温度等信息，是评价光学系统探测、识别目标能力和评价目标红外隐身能力的重要基础数据。通常，根据目标在探测器靶面成像像素的多少，将目标分为面目标和小目标。面目标向空间辐射的能量除了与观测视向角有关，还与辐射具体来自目标的部位有关，用辐射亮度描述面目标的辐射分布特性。对小目标主要关注辐射能量与观测视向角的关系，用辐射强度描述小目标的辐射特性。小目标成像过程受大气扰动、光学系统衍射、传感器下采样等因素影响，成像后目标能量弥散到多个像元，弥散后的图像能量分布区域大于理想几何成像区域，目标图像边缘模糊，峰值灰度下降。如果将小目标作为面目标处理，使用辐射亮度描述目标的辐射特性，将造成较大误差。因此，在红外辐射特性测量中需要有效区分目标是面目标还是小目标。

不同的研究机构给出了不同的面目标与小目标区分基准，有的将目标投影面积理想几何成像像素数小于10×10pixel或12×12pixel的目标定义为小目标；也有的将目标与光学成像仪所张的视角同光学成像仪瞬时视场之比大于10的目标定义为面目标，将比值小于(等于)1的目标定义为点目标。上述方法的本质均是基于目标投影面积在红外焦平面上的理想几何成像像素数。实际测量目标红外辐射特性时，尤其是测量空中飞行目标的辐射特性时，目标的实际外形尺寸难以获取，目标相对测量设备的姿态实时变化，因此目标对测量设备的理想几何成像像素数难以获取。可以看出，当前测量小目标的红外辐射强度时，存在以下两个问题：一是实际测量中目标相对于测量设备的投影面积理想几何成像像素数难以获取，当前基于目标理想几何成像像素数的小目标判断方法难实际应用；二是面目标和小目标的区分缺少统一的判断方法，不同型号红外成像系统对目标的成像效果差异较大，当前以某一确定的理想成像像素数作为判断基准的的方法对不同型号红外成像系统的成像特点考虑不充分，适用性不强。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法，该方法通过建立离散系统成像模型，分析小目标判断特征曲线，得到小目标判断的阈值有效成像像素数，具有操作性强，适用性广的特点，对实际辐射特性测量有较强的指导意义，可作为一种通用的判断方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法，建立基于点扩散函数的离散系统成像模型，其中，基于建立的离散系统成像模型仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像；获取图像中的目标有效成像像素数；计算目标理论成像像素数与有效成像像素数的比值，得到所述比值随目标理论边长变化的特征曲线；以特征曲线上升至一个设定值时的目标有效成像像素数作为小目标判断的阈值有效成像像素数，将有效成像像素数小于阈值有效成像像素数的目标判定为小目标，反之则判定为面目标。

方案进一步是：所述设定值为0.8。

方案进一步是：所述基于所述离散系统成像模型仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像的步骤包括：

步骤一，建立基于点扩散函数的离散系统成像模型：

一：确定离散系统点扩散函数，

对由公式1表示的红外成像系统的光学传递函数进行傅里叶逆变换得到由公式2表示的连续系统的点扩散函数，