微光与红外成像技术作者邸旭微光与红外成像技术2课案.pptVIP

（5）大气扰动的 一般认为单纯的随机运动或位置误差可以用图像位置的概率密度函数的傅氏变换来描述，具有高斯型调制传递函数： （6-17） 式中 为随机振动在归一化空间的角振幅标准偏差（mrad）。代入x，y方向的 ， 就可以分别描述相应方向的传递函数。 （6）人眼调制传递函数 红外成像系统探测的红外辐射图像需要在显示器上输出，最后由人眼观察并由人脑做出相应判断和决策，故在性能模型中必须考虑人眼的传递特性。人眼可以看做是一个很好的滤波器，并且随光照等级具有非线性性质，一种简化模式的人眼传递函数为： （6-18） 式中，?为系统角放大率，其物理意义是系统物象空间的频率转换系数，K为与显示屏亮度L有关的参量，当L用cd/m2表示时，可表示为： （6-19） 眼睛作为接收器，还有一个目标能被发现的极限对比问题，人眼能发现的能量起伏为0.05，即最大能量为1，最低能量是0.95时也能发现，所以人眼接收感知的极限调制度为0.026，目视仪各个环节的传递函数值可以以此作为考虑的出发点。 （7）系统的传递函数MTF 红外成像系统总的传递函数为各分系统传递函数的乘积，即 （6-20） 6.7.2 噪声等效温差（NETD） 1. NETD的定义 WH WV W W TB TT 图6-33 NETD测试图案 用红外成像系统观察标准试验图案，当红外成像系统输出端产生的峰值信号与均方根噪声电压之比为1时的目标与背景之间的温差，称为噪声等效温差NETD。NETD是表征红外成像系统受客观信噪比限制的温度分辨率的一种量度。用来测量NETD的标准试验图案如图6-33所示，目标与背景均为黑体，目标宽度W为红外成像系统分辨单元的数倍。 2. NETD的表达式及物理意义 假设目标与背景都是朗伯辐射体，先求出红外成像系统分辨单元接收到的辐射功率，再求出由于目标与背景温差引起的接收功率的差异，继而求得信号电压的变化量及信噪比，由定义可得到NETD的表达式。 对单元探测器光机扫描方式，其NETD表达式为： （6-21） 式中， 是光学系统的焦距， 、 是观察视场角， 是帧速， 是扫描效率， 是瞬间视场角， 是入瞳面积， 是光学系统的光谱透过率， 是探测器的比探测度， 是目标的光谱辐射出射度， ~ 是系统工作波段。 上式中的NETD、 及 是表征一个红外成像系统性能的三个主要特征参数，分别反映了系统的温度分辨率、信息传递速率及空间分辨率。当其它参数已确定时，式（6-21）可写为： (6-26) 可见，这三个特征参数在性能要求上是相互矛盾的，即存在制约关系，比如要减小NETD就要牺牲空间分辨率或降低信息传递速率。 NETD作为系统性能的综合量度也有一些不足之处： (1) NETD反映的是客观信噪比限制的温度分辨率，没有考虑视觉特性的影响。 (2) 单纯追求低的NETD值并不意味着一定有很好的系统性能。例如，增大工作波段的宽度，显然会使NETD减小。但在实际应用场合，可能会由于所接收的日光反射成分的增加，使系统测出的温度与真实温度的差异增大。表明NETD公式未能保证与系统实际性能的一致性。 (3) NETD反映的是系统对低频景物（均匀大目标）的温度分辨率，不能表征系统用于观测较高空间频率景物时的温度分辨性能。 因此，NETD作为系统性能的综合量度是有局限性的。但是NETD具有概念明确、测量容易的优点，目前仍在广泛采用，尤其在系统设计阶段，采用NETD作为对系统诸参数进行选择的权衡标准是有用的。 6.7.3 最小分辨温差（MRTD） MRTD是景物空间频率的函数，是表征系统受视在信噪比限制的温度分辨率的量度。MRTD的测试图案如图6-34所示。目标为四条带图案，高度为宽度W的7倍，目标与背景均为黑体。由成像系统对其一组四条带图案成像，调节目标相对背景的温差，从零逐渐增大，直到在显示屏上刚能分辨出条带图案为止。此时的温差就是在该组目标空间频率下的最小可分辨温差。分别对不同空间频率的条带图案重复上述测量过程，可得到MRTD曲线。 推导MRTD的作法是根据图案特点及视觉特性，将客观信噪比修正成视在信噪比，从而得到与图案测试频率有关的在极限视在信噪比下的温差值，即MRTD： （6-27） 式中， 为极限视在信噪比， 为目标的空间频率， 为眼睛的积分时间， 为噪声等效带宽修正值，