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光电成像系统建模及性能评估理论

  • 作 者:张建奇 王晓蕊
  • 书代号:277000
  • I S B N:978-7-5606-2478-5
  • 出版日期:2010-12
  • 印刷日期:2010-12
  • 业务分类:研究生;专著;
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本书综合集成了光电成像系统建模所涉及的辐射物理、光学、固态传感器、电子线路、显示图像、人员视觉解译、机器视觉等多个学科的相关技术,并针对新型的光电成像系统类型,将目标背景-大气辐射传输-成像传感器作为广义系统进行理论阐述,系统地论述了光电成像环境的建模理论与方法、光电成像系统的基本建模理论、国际最新的性能评估理论体系、 典型性能测试方法等内容。

本书是一本具有国际水平的、系统性的光电成像系统评估理论专著,是一本难得的连接光电成像理论与工程实践的指导书。本书不但可作为工程技术人员的参考书,也可作为高等学校相关专业高年级本科生及研究生的教材。

从现代信息理论的观点来看,光电成像技术是对景物辐射信息源在多维空间上经光/电转换产生适合人眼观察图像的技术。光电成像技术促成了人类视觉探测领域的光谱延伸、阈值扩展和时间暂留,近几十年来发展十分迅速,在航天遥感、交通监控、医学影像、天文观测、水下勘探、机器人视觉、军事侦察、成像制导等民用和军事领域都表现出卓越的功能和巨大的潜力,已成为光电子技术发展的重要标志。

光电成像系统是光、机、电、算、控多种技术集成的产物,如何将光电成像系统所涉及的各种技术进行匹配设计以获取最优的系统性能,始终是光电成像系统发展历程中所要解决的关键技术之一。要解决这一关键技术,就必须对成像系统各组成模块进行深入分析,建立相应的理论模型,构建成像系统的性能模型,从而将光电成像系统基本设计参量与系统综合性能指标进行有效的结合,使性能模型预测结果与系统性能实验测量结果准确吻合,方可作为光电成像系统的优化设计模型。根据光电成像系统的发展可知,光电成像系统的优化设计理论模型与系统性能评价是紧密联系的,并且光电成像系统集成设计的优化理论研究也是以光电成像系统的性能评估为前提开展的。

本书是在整理、精选课题组多年来科研成果的基础上,同时吸收国内外在光电成像建模评估理论方面的最新进展,汇总而成的。鉴于国内外关于光电成像系统建模和性能评估理论大都是以红外成像系统为典型系统而开展的,本书以红外成像系统为主线,全面、系统地论述了光电成像系统建模的基础理论、评估方法和性能测试技术,并从应用角度出发,将目标背景-大气辐射传输-成像传感器作为广义系统,重点论述了基于周期和非周期靶标的性能评估方法、大气环境和背景杂波对模型的影响。这些理论模型和性能评估方法仅需作适当修正即可适用于其它波段的光电成像系统。

全书共八章。第一章介绍了光电成像系统建模及性能评估的研究背景,系统地分析了国内外在这一领域的研究现状和发展趋势; 第二章介绍了不同类型系统的光电成像转换机理及其组成,并给出了光电成像系统各模块的基本参数; 第三章针对典型的凝视和推扫型红外成像系统,系统论述了红外成像系统主要物理效应模型和仿真方法; 第四章从辐射信号的传递与转换的角度出发,阐述了三维场景、大气辐射传输、成像系统的建模、模块耦合以及高逼真度设计和渲染方法; 第五章依据光电成像系统性能评估模型的发展历程,系统地介绍了基于周期靶标的光电成像系统性能评估模型; 第六章系统地介绍了基于三角方向鉴别阈值的光电成像系统性能评估模型; 第七章介绍了光电图像背景杂波量化度量方法,以及在光电成像系统性能评估中的应用; 第八章介绍了红外成像系统性能测试原理和测试装置,论述了实验室静态性能测试与外场动态性能评估方法。

本书的第一、二章由张建奇撰写,第三、五章由王晓蕊撰写,第四章由黄曦、刘德连撰写,第六章由王晓蕊、何国经撰写,第七章由何国经、常洪花、杨翠撰写,第八章由王晓蕊、刘鑫撰写,全书最后由张建奇、王晓蕊统稿定稿。

本书由西安电子科技大学石顺祥教授、安毓英教授主审,两位教授对本书的结构、内容乃至公式、符号均提出了许多宝贵的建议。 本书撰写过程中,得到西安电子科技大学出版社、西安电子科技大学技术物理学院红外技术系教师和同学的支持与帮助,在此一并表示感谢。

由于著者水平有限,且本书部分内容涉及光电成像系统建模及性能评估的新领域和新方向,难免有不足之处, 热诚希望读者批评指正。

张建奇 王晓蕊

2010年6月

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