微光夜视系统性能评价模型及其仿真软件研究.pdf

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1、微光夜视系统性能评价模型及其仿真软件研究王瑶2015年6月中图分类号：TN223UDC分类号：535-2微光夜视系统性能评价模型及其仿真软件研究作者姓名王瑶学院名称光电学院指导教师郭宏副教授答辩委员会主席张智诠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2015年6月IThemodelofLLL(Low-Light-Level)imagingsystemperformanceevaluationandtheresearchofsimulationsoftwareCandidateName：YaoWangSchoolorDepartment

2、:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.HongGaoChair,ThesisCommittee：Prof.ZhiquanZhangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015II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

3、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含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：北京理工大学硕士学位论文摘要微光夜视技术作为当今主要的夜视技术手段，在军用和民用方面都有着极为重要的作用，成为各国竞相发展和装备的光电成像技术。在对微光成像系统进行设计的过程当中，设计者总是希望设计出来的系统能够具有尽可能高的综合性能优势。描述微光成像系统性能的主要参数除极限分辨率、调制传递函(MTF)、信噪比和微光成像系统作用距离等外，近年来最小可分

4、辨对比度(MRC)等一些新的性能参数也被认为是有效的评价方法。因此，对调制传递函(MTF)、最小可分辨对比度(MRC)和微光成像系统作用距离模型进行研究对微光成像系统的性能理论评价具有着重要意义。目前虽然对微光夜视系统性能评价模型的研究取得了明显进展，但是在实际应用中相关的研制单位和个人或因为对模型的了解不足，或因为缺乏统一的评价工具，使得在一些微光夜视系统的论证和分析中，或仍采用早期简单适合手工计算的模型，或采用的计算模型不一致，往往使得论证和分析结果不统一，准确性差异较大，对实际评价产生不利影响。为了解决这一问题，本文分别对直视型微光夜视系统及电视型微光夜视系统

5、进行了微光成像系统性能模型的研究。1)从微光夜视系统的光学传递函数(MTF)入手，分析了超二代与超三代像增强器传递特性(MTF)的差异，得出荧光屏MTF已渐成为影响像增强器MTF及其极限分辨率的主要因素；2)分析比较了已有基于人眼的最小可分辨对比度模型(MRC)，得出了更为完善的MRC模型；3)通过对微光成像系统的整个成像过程的研究，综合考虑了影响其成像质量的因素，从而完善了基于MRC的作用距离模型；4)结合VisualC++对微光夜视性能模型进行了仿真。同时收集了国内外各代像增强器的参数，初步建立了比较完整的、便于操作的像管数据库。最后根据已有实际微光夜视系统性能

6、参数，使用此仿真软件进行验证计算，通过对计算数据的比较分析，证实了仿真软件可以用于工程实践。关键词：微光夜视；性能模型；直视；电视；MTF；MRC；视距估算；仿真I北京理工大学硕士学位论文AbstractAsthemainnightvisiontechnology,theLow-Light-Level(LLL)imagingsystemisanimportantpartofthemilitaryandcivilian.Itbecomesthephotoelectricimagingtechnologyforthedevelopmentandequipmentofth

7、ecountries.IntheprocessofdesigningtheLLLimagingsystem,thedesignersalwaywanttodesignthesystemtohavethebestcomprehensiveperformance.CharacterizedofthemainparametersontheperformanceofLLLimagingsysteminadditiontotheresolutionlimit,modulationtransferfunction(MTF),signaltonoiseratio(SNR)an