浅析热成像系统噪声等效温差

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1、浅析热成像系统噪声等效温差测试朱海龙马永龙(驻宜昌地区军代室，宜昌443005)摘要：本文阐述了目前国内外热成像整机测试系统中常用的NETD测试原理及方法。重点针对积分时间、增益设置、背景温度、图像增强、伽马矫正、高频滤波等几个常见的参数设置及非线性处理方式对NETD测试结果的影响，提出了相应的测试说明及解决方案，为正确测试噪声等效温差提供了重要的参考依据。关键词：红外探测；噪声等效温差；测试中图分类号：TN216文献识别码：A文章编号：DevelopmentAnalysisofInfraredDetectionTechnology

2、ZHUHai-longMAYong-long（EOSystemsOfficeofPLAinYichanArea,Wuhan430073）Abstract:ThispaperintroducedthehistoryandgenerationstandardofinfrareddetectiontechnologyforAAM,thenthetechnologyfeaturesofinfrareddetectionwereanalyzed.Thispaperbelievedthatinter-generationalchangeofin

3、frareddetectiontechnologyisarisingasthesignificantprogressofinfrareddetector,anditsdirectpowerismeetingthemilitaryneeds.ThispapersummarizedthedevelopmenttendencyofinfrareddetectiontechnologyforGuidanceweapon,andpredictedfutureinfrareddetectiontechnologywillbealongthehi

4、gh-performance,lowcostandminiaturizeddirection.Keywords:InfraredDetectiontechnology;Infrareddetector;PGM;Developmentanalysis作者简介：1引言在噪声等效温差实际测试中，各种参数的设置会对NETD的测试结果产生较大的影响，尤其是第二代热成像系统，信号处理和焦平面响应的不均匀性以及各种图像处理技术的应用，使系统噪声变得更加复杂，并且以各自的方式影响着NETD的测试结果。红外热成像系统的完整特性测试包括测量信号传递函数

5、（SiTF）、分辨率、狭缝响应函数（SRF）、噪声等效温差（NETD）、调制传递函数（MTF）和最小可分辨温差（MRTD）。其中NETD与MRTD是目前热成像系统最常用也是最主要的性能评估参数，NETD是热成像系统灵敏度的重要客观评价指标，可用于预测小温差点目标的探测距离，从而实现技术指标向战术指标的转化，MRTD是热成像系统灵敏度和分辨率的主观评价标准。由于MRTD测试由人眼观察监视器上的四杆靶完成，测试过程中易受测试人主观因素的影响，必须由经过专业训练的多名人员进行，因而作为客观测试参数的NETD更受到认可。但是，随着热成像系统

6、中各种视频图像处理方法的发展及引入，同一热成像系统在NETD测试中除受传统的环境、测试系统误差、不同噪声对应的NETD定义的影响外，还与被测热成像系统自身输出的信号有关。在实际测试中，即使同一次NETD测试，如果不考虑相关参数设置及图像处理的非线性影响，都可能获得不同的测试结果，从而给NETD测试带来较大的不确定性，导致测试结果与系统实际性能的判定产生较大偏差。2NETD的测试原理及方法NETD是系统观察试验图案时，基准电子滤波器输出端产生的峰值信号与噪声均方根比为1时试验图形上黑体目标与背景的温差。根据定义，NETD的测试方程为：

7、(1)或(2)式中：为热成像系统入瞳处目标与背景的表观温差；为对应于的电压信号变化量；σ为噪声均方根；SiTF为信号传递函数。2.1关于辐射度与△T概念对于红外热成像系统，可近似为线性系统，实际响应的信号是目标和其背景间的辐射出射度差，并产生成正比的输出电压差信号，假定为朗伯辐射源和没有遮挡的圆形孔径，输出电压差为：（3）其中G为电子放大器增益；为探测器光谱响应；为目标和背景之间光谱辐射出射度差，等于,分别为目标温度和背景温度；为光学成像系统F数，为大气光谱透过率，为准直仪光谱透过率，为系统光谱透过率。对于微小输入信号，并取平均透过

8、率，则（1）式可近似为：（4）上式中用表示微小辐射出射度，引入概念后上式化为(5)式中，由（3）（4）式可推知为入射波长与背景温度的函数，因此，所有用作为输入的测量都受背景温度的影响。2.2关于信号传递函数SiTF对于多数系统而言，电