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2 红外图像特征分析及仿真软件简介

2。1 红外热成像系统简介

所有存在于自然界里的比绝对零度温度高的物体都在持续地发射着辐射能。所以，我们 只要收集并检测这种辐射能，就能得到与自然界景物辐射分布相对应的红外图像。该图像能 表示出景物各部分的辐射高低，所以可以表现出该景物的特点。热成像系统如今被分成光机 扫描型和非扫描型两种。

光机扫描型红外热成像系统中，电信号可由探测器转变吸收的辐射信号得到，并把背景 辐射以隔直流电路的方法从目标图像中去除，通过这种方法来得到对比度较为优秀的热图像。 这种方法获得的图像质量较高，因此虽然它的结构繁杂，成本较高，但依旧受到我们的重视 并投入较大资金取得较大进展。文献综述

非扫描型热成像系统不需要光机扫描，这是因为多元探测器面阵可以让景物的面元与该 探测器的每个单元相对应，但是多元探测器面阵的发展有局限，不能很好满足成像要求，所 以该技术的发展比较缓慢。

2。2 红外图像产生机理及特点

图 2。1 以最简单的热成像系统表明了红外成像系统工作原理。

图 2。1 热成像系统的工作原理

自然界景物发散的红外辐射被光学系统汇集，继而对其光谱滤波，再在光学系统的焦面 上也就是探测器的光敏面上将收集的景物辐射通量汇聚成像。光机扫描器有一个作垂直扫描 的扫描镜组，一个作水平扫描的扫描镜组。由图可知垂直扫描器与水平扫描器均处在探测器 和聚焦光学系统之间。从景物抵达探测器的光束在两个扫描器工作的时候便跟着移动，从而

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扫出与电视相类似的光栅存在于物空间中。探测器在扫描器通过电视光栅的方式将其扫过景 物时逐点吸收景物的辐射并转变成对应的电信号。或者说，光机扫描器构成的景物图像依次 扫过探测器，探测器依次把景物各部分的红外辐射转换成电信号，最后在同步扫描的显示器 上将会通过视频处理信号呈现出景物的热图像[1]。

图 2。2 是红外热成像系统的工作流程。目标景物发射的红外辐射被光学系统收集，再依 次通过光谱滤波和光机扫描集中到探测器上，探测器能将收集的辐射信号转变成电信号，再 通过视频处理转变成视频信号，最终在观察期上展现出来[6]。

图 2。2 热成像系统方框图

我们可以根据红外图像形成的经过，与红外热成像的输出结果发现红外图像的一些显著 特征：

(1)红外图像的辨别率低，因为它是灰度图像，图像中只能看出目标的温度情况，不存在 彩色或者阴影。

(2)红外图像具有空间相关性较强，对比度不高，视觉效果不清晰等特点，这是因为红外 图像在传输过程中会收到大气衰减、景物热平衡等原因，而且传输的距离较远，光波的波长 也较长。

(3)因为红外成像系统的观测性能和空间的辨别能力比可见光 CCD 阵列低，故红外图像的 清晰度不高。

(4)红外图像因为红外成像系统的缺陷和外部情况的随机干扰，具有多种多样的噪声。如 散粒噪声、热噪声、1/f 噪声、光子电子涨落噪声等。红外图像上的噪声具有不能够预测的 布局复杂性，这些复杂性是因为噪声的来源多样并且其类型繁多，因为这些布局的复杂性， 红外图像的信噪比通常都比较低[5]。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com