微光成像系统的mrc模型及其测量实验研究

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1、微光成像系统的MRC模型及其测量实验研究刘松2016年1月中图分类号：TN223UDC分类号：535微光成像系统的MRC模型及其测量实验研究作者姓名刘松学院名称光电学院指导教师金伟其教授答辩委员会主席蒋晓瑜教授申请学位工程硕士学科专业光学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月TheMRCmodelandthemeasurementexperimentalresearchofLLL(Low-Light-Level)imagingsystemCandidateName：SongLiuSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectroni

2、csFacultyMentor:Prof.Wei-qiJinChair,ThesisCommittee：Prof.Xiao-yuJiangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含

3、为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要微光夜视成像系统的性能评价模型一直是夜视技术领域的重要问题，对微光夜视成像系统性能的改善、提升和发展具有重要的指导作用及实用价值。最小可分辨对比度(MinimumResolvableContrast,MRC)是一种可定量描述光电成像系统阈值对比度的评价参量，它综合了系统灵敏度和噪声、目标空间频率以及人眼视觉特性等因素，能更全面地反映光电成像系统的极限性能。基于光电成像系统MRC的扩展源目标作用距离预测

4、方法充分考虑了目标/背景特性、大气传输影响、光电成像系统的传递特性以及人眼视觉特性等因素，可以更合理地预测光电成像系统的作用距离。微光夜视系统是一种可增强夜间作战实力的技术装备，本身并不具有作战能力，但是在夜间可促进武器装备的作用发挥。选通成像系统是一种重要的微光成像系统，它能够有效地降低脉冲激光照明引起的后向散射的影响，提高夜间以及恶劣环境下光电成像系统的作用距离。本文分别对低照度CCD/CMOS成像系统及选通成像系统进行了MRC测量及其作用距离估算的研究。首先，搭建了一个微光成像系统MRC测试系统，针对典型低照度CCD/CMOS成像组件，进行了低照度MRC的实验室测量和

5、分析；并利用基于MRC的光电成像系统作用距离模型，对低照度CCD和CMOS成像组件分别在相同焦距、瞬时视场和成像视场条件下的作用距离进行了预测分析和讨论，得出法国超低照度CMOS组件作用距离在低照度情况下优于低照度CCD成像组件；然后，为了研究选通信号（选通频率、占空比）对选通成像系统成像效果的影响以及等效曝光量理论，采用了人眼主观判断标准分辨率靶标的方法，结果表明：选通频率在选通像管的工作频率范围内（100Hz-1000Hz）对选通成像系统的影响不够明显，可以忽略不计；图像景物平均亮度会随着选通信号占空比的增加而增大，极限分辨角也会随之增大。搭建了选通成像系统的MRC测试

6、系统，对选通成像系统在非选通工作模式下的MRC进行了测量，并由此估算了选通工作模式下的作用距离。本文的研究对于低照度成像系统的设计和性能评价具有理论指导意义和实用价值。关键词：选通，微光夜视，性能模型，CCD/CMOS，MRC，作用距离IAbstractTheperformanceevaluationmodelofLLL(Low-Light-Level)imagingsystemhasbeentheimportantissueinthefieldofnightvisiontechnology,whichplaysanimportantroleinguidingandprac

7、ticalvaluetoimprovetheperformanceoftheLLLimagingsystem,thepromotionanddevelopment.MinimumResolvableContrast(MinimumResolvableContrast,MRC)isakindofquantitativedescriptionthresholdContrastevaluationparametersofphotoelectricimagingsystem,whichintegratedthesystem