留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于成像对比度的微光装备侦察能力研究

荆卫国 王红培 栾光琦 王晨辉

荆卫国, 王红培, 栾光琦, 王晨辉. 基于成像对比度的微光装备侦察能力研究[J]. 红外技术, 2022, 44(4): 389-396.
引用本文: 荆卫国, 王红培, 栾光琦, 王晨辉. 基于成像对比度的微光装备侦察能力研究[J]. 红外技术, 2022, 44(4): 389-396.
JING Weiguo, WANG Hongpei, LUAN Guangqi, WANG Chenhui. Reconnaissance Capability of Low-Light Level Equipment Based on Imaging Contrast[J]. Infrared Technology , 2022, 44(4): 389-396.
Citation: JING Weiguo, WANG Hongpei, LUAN Guangqi, WANG Chenhui. Reconnaissance Capability of Low-Light Level Equipment Based on Imaging Contrast[J]. Infrared Technology , 2022, 44(4): 389-396.

基于成像对比度的微光装备侦察能力研究

基金项目: 军队试验技术研究重点项目
详细信息
    作者简介:

    荆卫国(1964-),男,河南三门峡人,高级工程师,主要从事侦察情报装备试验鉴定方面的研究工作

    通讯作者:

    王红培(1987-),男,河南安阳人,博士,主要从事侦察情报装备试验技术研究方面的工作。E-mail: realwhp@163.com

  • 中图分类号: TN97

Reconnaissance Capability of Low-Light Level Equipment Based on Imaging Contrast

  • 摘要: 针对现有的微光视距模型中变量参数多,难以适用实际复杂夜天环境中目标侦察能力预测的问题,本文根据Ross方程,大气光学传输和远距离侦察图像对比度模型,提出了采用标准靶对比度测试对特定目标侦察能力进行预测的方法,在特定夜天光环境下完成了标准靶对比度曲线测量,并基于最小可分辨对比度(minimum resolvable contrast, MRC)评价模型,对坦克、卡车目标的侦察距离进行了预测,与实际测试值对比,误差在16.2%以内,验证了采用标准靶对比度测试预测目标侦察距离的可行性,该项研究成果对不同背景和环境下微光装备侦察能力分析和评价具有指导价值。
  • 图  1  野外对比度测试中测试距离的选择

    Figure  1.  Selection of test distance in field contrast test

    图  2  野外对比度测试中测试方向的选择

    Figure  2.  Selection of test direction in field contrast test

    图  3  单一背景的野外对比度测试

    Figure  3.  Field contrast test with single background

    图  4  复杂背景的野外对比度测试

    Figure  4.  Field contrast test of complex background

    图  5  图像对比度标定

    Figure  5.  Image contrast calibration

    图  6  典型K值下的归一化表观对比度随距离变化的曲线

    Figure  6.  Normalized apparent contrast versus distance at typical K values

    图  7  微光观测装备侦察距离计算示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of reconnaissance distance calculation of low light level observation equipment

    表  1  月光、星光、1/4月光+星光的辐照度

    Table  1.   Moon light, starlight, 1/4 Moon light and starlight irradiance

    λ/μm Moon light/(10-4 W·m-2) Starlight/(10-4W·m-2) (1/4 moon & starlight)/(10-4 W·m-2)
    0.40 6.00 0.130 1.63
    0.45 10.20 0.16 2.71
    0.50 14.40 0.28 3.88
    0.55 15.60 0.46 4.36
    0.60 15.10 0.56 4.34
    0.65 13.40 0.65 4.00
    0.70 12.00 0.78 3.78
    0.75 10.50 0.98 3.61
    0.80 9.95 1.30 3.79
    0.85 8.87 1.59 3.81
    0.90 7.38 1.96 3.81
    0.95 6.14 2.40 3.94
    1.00 5.10 2.90 4.18
    下载: 导出CSV

    表  2  典型K值表

    Table  2.   Typical K value table

    Sky condition Background K value
    Sunny Fresh snow 0.2
    Sunny Desert 0.4
    Sunny Forest 0.5
    Cloudy Fresh snow 1
    Cloudy Desert 7
    Cloudy Forest 25
    下载: 导出CSV
  • [1] 田金生. 微光像传感器技术的最新进展[J]. 红外技术, 2013, 35(9): 527-534. http://hwjs.nvir.cn/article/id/hwjs201309001

    TIAN Jinsheng. The latest development of low light level image sensor technology[J]. Infrared Technology, 2013, 35(9): 527-534. http://hwjs.nvir.cn/article/id/hwjs201309001
    [2] 艾克聪. 微光夜视技术的现状和发展设想[J]. 应用光学, 1995, 16(3): 11-22. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYGX503.004.htm

    AI Kecong. Present situation and development of low light level night vision technology[J]. Applied Optics, 1995, 16(3): 11-22. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYGX503.004.htm
    [3] 金伟其, 高稚允, 苏学刚, 等. 光电成像系统与人眼视觉的匹配问题[J]. 红外技术, 2000, 22(5): 40-44. doi:  10.3969/j.issn.1001-8891.2000.05.009

    JIN Weiqi, GAO Zhirun, SU Xuegang, et al. Matching between photoelectric imaging system and human vision[J]. Infrared Technology, 2000, 22(5): 40-44. doi:  10.3969/j.issn.1001-8891.2000.05.009
    [4] 金伟其, 张琴, 王霞, 等. 一种改进的直视型微光夜视系统视距模型[J]. 光子学报, 2020, 49(4): 0411001. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GZXB202004007.htm

    JIN Weiqi, ZHANG Qin, WANG Xia, et al. An improved apparent distance model for direct-view low-light-level night vision system[J]. Acta Photonica Sinica, 2020, 49(4): 0411001. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GZXB202004007.htm
    [5] 白廷柱, 金伟其. 光电成像原理与技术[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2006.

    BAI Tingzhu, JIN Weiqi. Principle and Technology of Photoelectric Imaging[M]. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2006.
    [6] ROSE A. The sensitivity performance of the human eye on an absolute scale[J]. Journal of the Optical Society of America, 1948, 38(2): 196-208. doi:  10.1364/JOSA.38.000196
    [7] DEVRIES H L. The quantum character of light and its bearing upon the threshold of vision[J]. Physica, 1954, 7(7): 553-556.
    [8] COLTMAN J W, ANDERSON A E. Noise limitations to resolving power in electronic imaging[J]. Proceedings of the IRE, 1960, 48(5): 858-865. doi:  10.1109/JRPROC.1960.287622
    [9] RICHARDS E A. Limitations in optical imaging devices at low light levels[J]. Applied Optics, 1969, 8(10): 1999-2005. doi:  10.1364/AO.8.001999
    [10] SCHAGEN P. Electronic aids to night vision[J]. Electronics & Power, 1975, 21(7): 437-439.
    [11] SCHNITZLER A D. Visual Systems for Night Vision[M]. US: Springer 1971.
    [12] ROSELLF A, WILLSON R H. Basics of detection, recognition and identification in electro-optical formed imagery[C]//Solving Problems in Security, Surveillance and Law Enforcement with Optical Instrumentation, 1973: DOI: 10.1117/12.953625.
    [13] RIEHARD J C, LAMPORT D L, ROAUX E, et al. Performance of passive night vision systems using image intensifier tubes[J]. Acta Electron, 1977, 20(4): 353-368.
    [14] 邹异松. 成象器件的图象探测特性[J]. 北京工业学院学报, 1982(1): 17-28. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJLG198201001.htm

    ZOU Yisong. Image detection characteristics of imaging devices[J]. Journal of Beijing Institute of Technology, 1982(1): 17-28. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJLG198201001.htm
    [15] 艾克聪, 周立伟, 曾桂林, 等. 微光夜视系统新的阈值探测理论和视距探测方程研究[J]. 应用光学, 2002, 23(5): 1-6.0411001-9 doi:  10.3969/j.issn.1002-2082.2002.05.001

    AI Kecong, ZHOU Liwei, ZENG Guilin, et al. Research on new threshold detection theory and apparent distance equation of the low-light night vision system[J]. Journal of Applied Optics, 2002, 23(5): 1-6. doi:  10.3969/j.issn.1002-2082.2002.05.001
    [16] 刘松涛, 王博林, 王龙涛. 微光夜视仪的作用距离估算与仿真[J]. 激光与红外, 2016, 46(4): 462-465. doi:  10.3969/j.issn.1001-5078.2016.04.016

    LIU Songtao, WANG Bolin, WANG Longtao. Estimation and simulation of operation range for low-light-level night vision device[J]. Laser & Infrared, 2016, 46(4): 462-465. doi:  10.3969/j.issn.1001-5078.2016.04.016
    [17] 刘磊, 常本康. 微光成像系统视距理论公式的修正[J]. 光学学报, 2003, 23(60): 761-765. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB200306024.htm

    LIU Lei, CHANG Benkang. Correction of the theoretical formula of low-light imaging system[J]. Acta Optica Sinica, 2003, 23(60): 761-765. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB200306024.htm
    [18] 刘磊, 李元, 钱芸生, 等. 用于微光夜视系统性能评估的新方法[J]. 应用光学, 2006, 27(6): 546-551. doi:  10.3969/j.issn.1002-2082.2006.06.018

    LIU Lei, LI Yuan, QIAN Yunsheng, et al. New method for visual range evaluation and scene simulation of low-light level(LLL) night vision systems[J]. Journal of Applied Optics, 2006, 27(6): 546-551. doi:  10.3969/j.issn.1002-2082.2006.06.018
    [19] LIU Qiankun, LIU Lei, DENG Yubin, et al. Apparent distance theory revision for low-light-level night vision system based on noise factor[J]. Optical and Quantum Electronics, 2017, 49(7): 249-264. doi:  10.1007/s11082-017-1087-3
    [20] 刘建斌, 吴健. 空间目标的光散射研究[J]. 宇航学报, 2006, 27(4): 802-805. doi:  10.3321/j.issn:1000-1328.2006.04.048

    LIU Jianbin, WU Jian. Study on light scattering of space targets[J]. Journal of Astronautics, 2006, 27(4): 802-805. doi:  10.3321/j.issn:1000-1328.2006.04.048
    [21] 周立伟. 目标探测与识别[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2002.

    ZHOU Liwei. Target Detection and Recognition[M]. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2002.
    [22] 金伟其, 高绍姝, 王吉晖. 基于光电成像系统最小可分辨对比度的扩展源目标作用距离模型[J]. 光学学报, 2009, 29(6): 1552-1556. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB200906025.htm

    JIN Weiqi, GAO Shaoshu, WANG Jihui. Extended source target range model based on minimum resolvable contrast of photoelectric imaging system[J]. Acta Optica Sinica, 2009, 29(6): 1552-1556. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB200906025.htm
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  145
  • HTML全文浏览量:  43
  • PDF下载量:  45
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-06
  • 修回日期:  2022-02-14
  • 刊出日期:  2022-04-20

目录

    /

    返回文章
    返回