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第一章 绪论3

1.1 光电成像系统评估的目的及意义3

1.2 光电成像系统建模的概念及影响图像质量的因素4

1.3 光电成像系统性能评估的研究现状7

1.3.1 基于信息理论的成像系统评价方法8

1.3.2 基于建模仿真的成像系统评价方法8

1.3.3 基于性能模型的成像系统评价方法9

1.3.4 基于背景杂波量化的成像系统评价方法12

1.4 本书内容结构13

本章参考文献14

第二章 光电成像原理及系统组成21

2.1 光电成像系统的构成21

2.2 红外热成像系统原理21

2.3 红外热成像系统的类型和组成23

2.3.1 光机扫描型红外成像系统23

2.3.2 凝视型红外成像系统24

2.4 多光谱成像仪概述25

2.4.1 成像分光技术25

2.4.2 成像光谱仪27

2.5 光电成像系统基本参数30

2.5.1 瞬时视场30

2.5.2 总视场31

2.5.3 空间角频率31

2.5.4 帧周期和帧频32

2.5.5 扫描效率32

2.5.6 过扫比32

2.5.7 驻留时间33

2.5.8 时间频率和空间频率的关系33

2.5.9 光谱分辨力33

2.5.10 辐射分辨力34

2.5.11 参数的标定34

本章参考文献34

第三章 光电成像系统建模仿真理论39

3.1 焦平面成像系统典型物理效应39

3.2 系统分析模型的选择40

3.2.1 连续输入／连续输出模型（C/C模型）40

3.2.2 离散输入／离散输出模型（D/D模型）40

3.2.3 连续输入／离散处理／连续输出模型（C/D/C模型）40

3.3 响应特性理论分析41

3.4 成像系统物理效应建模仿真43

3.4.1 系统空间传递特性建模仿真43

3.4.2 系统非线性效应建模仿真48

3.5 成像系统建模合理性的验证63

3.6 基于微扫描的焦平面成像特性分析65

3.6.1 微扫描技术的研究现状65

3.6.2 微扫描模式66

3.6.3 微扫描成像特性分析模型67

3.6.4 微扫描成像特性度量因子70

3.6.5 微扫描成像分辨率的定量计算与分析74

3.6.6 微扫描成像过程仿真77

3.6.7 微扫描成像系统的现场性能分析80

3.7 仿真模型置信度验证方案85

本章参考文献92

第四章 光电成像系统数字仿真97

4.1 光电成像系统数字仿真原理与方法97

4.1.1 光电成像系统数字仿真概述97

4.1.2 光电成像系统数字仿真发展动态100

4.1.3 光电成像数字仿真开发平台设计104

4.2 三维红外场景仿真110

4.2.1 三维红外场景仿真概述110

4.2.2 三维红外场景建模与预处理111

4.2.3 三维红外场景驱动与生成130

4.3 红外成像系统虚拟样机140

4.3.1 红外成像系统虚拟样机概述140

4.3.2 成像系统建模与预处理141

4.3.3 成像系统效应动态渲染142

本章参考文献145

第五章 基于周期靶标的光电成像系统性能评估145

5.1 典型性能模型概述151

5.2 最小可分辨温差定义及模型推导151

5.2.1 一代红外成像系统的MRTD理论模型推导153

5.2.2 二代红外成像系统MRTD理论模型154

5.2.3 二代红外成像系统性能模型推导155

5.2.4 NVTherm模型159

5.3 MRTD模型在现场性能预测中的应用161

5.3.1 红外场景的表征描述161

5.3.2 现场性能预测准则的确定163

5.3.3 现场性能预测实现原理165

5.3.4 现场性能仿真及分析167

5.3.5 运动效应和背景杂波对现场性能影响的仿真168

5.4 NVThermIP模型174

5.4.1 NVThermIP模型的基本思想174

5.4.2 NVThermIP模型的现场性能预测方法178

5.4.3 光电成像系统的对比度阈值函数180

5.5 系统固有效应对NVThermIP模型的修正188

5.5.1 采样对NVThermIP模型预测性能的影响189

5.5.2 两种等效模型的比较191

5.6 基于野外测试图像的探测识别性能评估197

5.6.1 性能预测基本思想198

5.6.2 基于周期准则的野外性能预测新方法198

5.6.3 性能度量曲线的量化评估模型199

5.6.4 仿真结果及分析200

5.6.5 结论203

5.7 NIIRS与目标获取模型之间的关系研究203

5.7.1 美国国家成像解译尺度203

5.7.2 通用图像质量方程GIQE206

5.7.3 特定参数下NIIRS等级的确定及结果分析209

5.7.4 NIIRS与鉴别概率的关系研究211

本章参考文献219

第六章 光电成像系统TOD性能评估方法225

6.1 TOD度量方法概述225

6.1.1 TOD测试靶标226

6.1.2 TOD曲线测量方法226

6.1.3 视觉心理测量函数228

6.2 TOD曲线精确度量229

6.2.1 TOD测试平台229

6.2.2 TOD测试及数据处理231

6.3 TOD度量结果不确定度分析235

6.3.1 △Teff不确定度236

6.3.2 △Vsys不确定度237

6.3.3 观察者响应的不确定度238

6.4 客观TOD性能度量方法241

6.4.1 客观TOD测量的必要性与要求241

6.4.2 已有客观TOD测量模型分析241

6.4.3 客观判别模型242

6.4.4 客观判别模型的验证247

6.4.5 数据拟合与TOD曲线分析253

6.5 TOD性能预测理论模型258

6.5.1 基于靶标仿真成像的TOD曲线预测258

6.5.2 基于方程的TOD性能理论模型263

6.5.3 TOD性能理论模型仿真结果及试验验证277

6.5.4 基于TOD理论模型的成像系统匹配设计探讨281

6.6 基于TOD曲线的目标获取模型284

6.6.1 基本概念及目标获取模型284

6.6.2 TOD准则的试验确定287

6.6.3 基于TOD曲线的现场性能预测292

6.7 基于三角形靶标的目标传递概率函数296

6.7.1 目标传递概率函数296

6.7.2 视觉锐度296

6.7.3 无缝三角形网格划分算法297

6.7.4 目标传递概率函数拟合298

本章参考文献300

第七章 背景杂波尺度与成像系统性能预测305

7.1 概述305

7.1.1 杂波在目标获取性能模型中的引入305

7.1.2 国内外研究动态310

7.2 杂波对人眼视觉成像系统性能模型的影响313

7.2.1 背景杂波量化尺度313

7.2.2 杂波对人眼视觉目标获取性能模型的修正325

7.3 杂波对机器视觉成像系统性能模型的影响330

7.3.1 背景杂波量化尺度332

7.3.2 杂波对机器视觉目标获取性能模型的修正340

本章参考文献343

第八章 光电成像系统性能测试与评价351

8.1 性能测量概述351

8.2 典型红外性能测试装置352

8.3 信号传递函数测试354

8.3.1 信号传递函数的定义354

8.3.2 测试方法355

8.3.3 数据处理及结果分析355

8.4 系统噪声特性测量357

8.4.1 Di算子358

8.4.2 噪声的组成359

8.4.3 噪声等效温差度量噪声360

8.5 光电成像系统MTF测量361

8.5.1 测试原理362

8.5.2 测试结果363

8.5.3 结论分析364

8.6 最小可分辨温差曲线测试364

8.6.1 MRTD主观测量364

8.6.2 MRTD客观度量方法366

8.7 最小可探测温差测试368

8.8 红外图像的非均匀性测试369

8.9 基于半实物仿真系统的性能测试370

8.9.1 半实物仿真系统的性能测试设置基本要求372

8.9.2 基于半实物仿真系统的成像系统探测识别性能预测373

8.9.3 搜索跟踪系统的性能评估374

8.10 红外成像系统室外测试评估377

8.11 测试中应注意的事项378

本章参考文献379