4-50 基于不同静态性能的热成像系统视距估算

卓红艳张蓉陈涛

　　热成像系统静态模型描述系统对静态目标的成像性能由人眼完成识别。针对美国的NVL75、FLIR92，国内的CFLIR 3种不同的静态性能模型，建立面目标视距估算方程，并采用通用组件热成像系统静态性能计算软件包，估算系统的视距。

　　由于NVL75模型主要是针对第一代扫描型热成像系统，在NVL75模型下计算系统视距采用扫描型热成像系统。FLIR92和CFLIR模型以HgCdTe(320´ 240)焦平面阵列长波热成像系统为例，制冷器为司特林制冷器，目标选定为一静止汽车，宽度 4.1m，高度1.5m，经红外探测器测定目标温度为18° C，背景温度为12° C，假定目标辐射率、背景辐射率为1。大气计算条件是在中纬度冬季条件，乡村衰减，能见度5km，水平路径观察。估算结果见表1，2，3。

表 1 NVL75模型下面目标视距估算结果

X-d visual range/m

recognition probability 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.99 1.00

find range 6930 6412 5968 5681 5397 5066 4422 4134

see clearly range 1428 1284 1174 1103 1034 955 807 744

表 2 FLIR92模型下面目标视距估算结果

X-d visual range/m

recognition probability 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.99 1.00

find range 15445 14607 13893 13336 12753 12058 10662 10031

see clearly range 3067 2873 2701 2564 2422 2254 1929 1792

表 3 CFLIR92模型下面目标视距估算结果

X-d visual range/m

recognition probability 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.99 1.00

find range 21281 20179 19241 18589 17911 17095 15422 14648

see clearly range 4647 4421 4215 4016 3801 3545 3042 2830

　　从估算结果来看，CFLIR模型在系统的视距估算方面优于美国的NVL75和FLIR92模型。对于特定的长波热成像系统NVL75与FLIR92模型的MRTD曲线相似，MRTD值比较接近。在NVL模型中，MRTD模型是一维的，并且没有包括采样效应，对随机噪声不能充分预测，存在缺陷。对基于MRTD的视距估算结果相对误差较大，可信度不高，已不适合评价和预测现代热成像系统的性能。而在FLIR92模型中，MRTD是二维的，同时考虑了采样效应，提出了三维噪声模型，克服了NVL75模型的缺陷，视距估算结果相对误差接近40%。在CFLIR模型中，视距估算结果相对误差约为15%。