1.4 论文研究内容

本文的研究重点是面向大气衰减效应的红外成像的仿真，重点讨论不同环境、不同辐射传输方式等条件对红外成像的影响，并运用大气传输、红外辐射、图像处理技术等理论，建立与天气、气候等条件的关系，最终得到户外场景在不同环境、不同辐射传输方式等条件下的红外成像大气衰减效应的仿真模型。

文中具体研究在不同温度、大气相对湿度、水平传输距离、气象能见度、探测器海拔高度、波长、降雨强度、降雪强度以及不同辐射传输方式下，生成的大气衰减效应仿真图。此外，波长分别在1~3μm，3~8μm，8~12μm，1~12μm的平均透射率下，生成的红外成像仿真图，并生成大气红外光谱透射率、二氧化碳红外光谱透射率曲线，对研究红外成像在大气衰减效应影响下的仿真有较大辅助作用，

文章内容安排如下：

在本文的第二章中，对红外成像系统和大气传输效应的相关概念进行阐述，介绍红外图像仿真模型分类，并对所用到的数字图像处理等技术平台进行介绍。

在第三章中，主要分析红外成像大气传输衰减效应模型的相关理论，结合理论方法和经验公式建立红外大气传输衰减效应模型

在第四章中，基于红外大气传输衰减效应模型设计相应的仿真系统，给出系统模块划分和主要模块功能分析。

在第五章中，基于Visual C++开发与实现红外大气传输衰减效应仿真系统，介绍本课题研发的系统框架设计、仿真算法实现、核心模块开发、系统实现和测试等。

2  相关概念与技术

2.1  红外成像仿真与大气传输效应

2.1.1红外成像系统

红外成像系统是一种获取红外图像的物理装置，通俗来讲，它相当于可见光电视摄像机。它能接收户外景象辐射源发出的红外辐射，并将该红外辐射转换成可见光图像。随着对红外成像系统的研制工作的开展，业界获得了很多重要进展，同时也出现了各种不同的术语，如红外成像系统、前视红外(FLIR)热像仪、热成像系统等，其发展综合了红外探测器件、光学设计、扫描技术、信息处理等学科的进步成果，可以说，红外成像系统是当代红外技术最高水平的集中体现[11]。

红外成像系统，其实质是红外成像技术的实现设备，热像仪是其中典型的一种，它由一个光学系统、探测器、信号处理器和一个显示装置以及其它组件构成。通常，红外成像系统在3~5μm和8~12μm两个成像波段工作[6]。文献综述

2.1.2大气传输效应

大气层，又名大气圈，是红外辐射到达传感器入瞳处的必经介质。大气由多种元素和化合物混合而成，自然状态下，大气是由混合气体、水汽和杂质（包括悬浮的固体和液体粒子）组成。

辐射之所以衰减，是由于辐射在大气中传输时，产生诸多物理过程造成的，这些物理过程包括折射、吸收和散射等。一方面，地物目标的能量辐射在大气层的吸收和散射作用下，到达传感器前便衰减，另一方面，地物目标辐射和大气的反射和散射行程的路径辐射共同进入传感器，导致传感器图像质量和对比度下降，造成模糊等不清楚效果[12]。因此，大气的作用主要体现在大气层辐射和红外波段的透射率上。

2.1.3 红外图像仿真模型

红外图像仿真主要有两大方向：硬件仿真和计算机红外图像仿真。计算机红外图像仿真的研究方向主要是红外成像所涉及的各种过程的模型研究