[发明专利]一种基于半实物的深空红外点目标成像仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于半实物的深空红外点目标成像仿真方法，本发明方法首先构建基于半实物的深空红外点目标成像仿真系统，所构建的系统包括：半实物模型构建模块、参数定义模块和仿真模块，通过半实物模型构建模块构建半实物低温红外背景成像器模型，参数定义模块对成像参数进行定义，仿真模块仿真红外点目标在探测器焦平面上的成像。本发明经过半实物的方法完成了深空背景红外点目标数字场景仿真得到数字场景图像，解决了背景模拟图像与深空背景高度接近，探测器和电路特性与实物一致的问题。

技术领域

本发明涉及一种深空红外点目标成像仿真方法，特别是一种基于半实物的深空红外点目标成像仿真方法。

背景技术

红外点目标探测是验证深空红外探测和预警系统能力的一个重要部分，通常为了验证系统对点目标的探测能力采用半实物仿真来生成序列红外点目标图像。现有仿真方法中红外点目标数字场景仿真器对于背景、成像器特性的模拟不能准确反映实际系统的特性，如时域、空域噪声分布、探测器坏元特性及分布等，导致仿真结果不能准确演示红外背景和成像器特性在红外点目标成像仿真中的作用，从而直接影响红外探测和预警系统的能力验证工作。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于半实物的深空红外点目标成像仿真方法，解决现有方法不能准确反映实际系统的特性，仿真结果不能准确演示红外背景和成像器特性在红外点目标成像仿真中的作用的问题。

一种基于半实物的深空红外点目标成像仿真方法的具体步骤为：

第一步构建基于半实物的深空红外点目标成像仿真系统

基于半实物的深空红外点目标成像仿真系统，包括：半实物模型构建模块、参数定义模块和仿真模块。所述：

半实物模型构建模块的功能为：构建半实物低温红外背景成像器模型；

参数定义模块的功能为：对成像参数进行定义；

仿真模块的功能为：仿真红外点目标在探测器焦平面上的成像。

第二步半实物模型构建模块构建半实物低温红外背景成像器模型

半实物模型构建模块将整个成像器放置于真空舱中模拟深空环境，低温背景采用低温黑体。将成像器光轴与低温黑体中心对齐，调整两者之间的距离，保证低温黑体充满成像器视场，对真空舱抽真空后，当低温黑体制冷到温，根据需要设置不同的积分时间采集低温背景图像。

第三步参数定义模块对成像参数进行定义

相关成像参数包括：光学系统参数、探测器参数和成像电路参数。

参数定义模块对光学系统参数进行定义：光学入瞳面积S_opt、光学系统等效F/#、光学系统透过率ε_opt。

参数定义模块对探测器参数进行定义：探测器焦平面面阵大小M*N、像元大小s、平均响应率像元填充率FF、积分时间t_int、响应波段(λ₁,λ₂)。

参数定义模块对成像电路参数进行定义：AD位数n、读出电路基准电压V₀、读出电路响应电压范围N。

第四步仿真模块仿真红外点目标在探测器焦平面上的成像

深空背景点目标的红外成像过程为：目标和背景的红外辐射经过光学系统成像在探测器焦平面上，探测器的像元将接收到的红外辐射经过光电转换输出为多路模拟电压信号，然后电压信号经过AD采样输出为数字信号，这些数字信号经过成像电路处理输出为灰度图像，此灰度图像即为深空背景下的红外点目标数字场景。

仿真模块通过四个方面完成红外点目标在探测器焦平面上的成像仿真：