论文题目: 红外纹理生成方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 邵晓鹏
导师: 张建奇
关键词: 红外纹理,温度场,辐射出射度场,随机场模型,纹理生成
文献来源: 西安电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文选题来源于国家自然科学基金项目“红外纹理生成方法研究”(编号:60407012)。自然景象红外纹理生成方法研究,是红外场景仿真研究领域中的一个重要课题,对于研究自然景象的红外辐射特性及其红外图像特征有着十分重要的意义。本文分析了红外纹理形成的物理过程,对影响红外纹理生成的每个关键环节做了深入的研究。主要的研究工作如下:1、自然地表温度的空间起伏是红外纹理形成的根本原因,研究自然地表的红外辐射温度场统计特性,是红外纹理生成方法研究的前提条件。本文建立了自然地表的红外辐射温度场统计模型,利用统计方法对受多个随机变量影响的红外辐射温度函数求解,得到红外辐射温度场的平均值和标准方差,并研究分析了相关长度对红外温度场的影响。2、本文建立了红外物理纹理模型,描述了红外辐射出射度标准方差、相关长度与外部物理参数量的函数关系,建立了红外辐射温度场转换到红外辐射出射度场的桥梁,为红外物理纹理的图像生成提供了理论数据。3、红外纹理图像生成是将红外辐射能量场转换为图像灰度空间分布的过程,是红外纹理生成的一个重要环节。本文首次提出了基于马尔可夫随机场模型、GLC模型和非参数随机场模型的红外纹理图像生成方法,建立了红外辐射能量场转换到图像灰度分布场的映射桥梁,有效地模拟生成了红外纹理图像。4、本文引入了红外表观纹理的概念,首次提出了在红外纹理生成方法中引入红外成像系统效应。建立了凝视型红外成像系统的物理模型,给出了红外表观纹理的生成方法,生成了红外表观纹理。5、利用纹理统计分析方法,对生成的红外纹理图像进行了参数分析,验证了红外纹理生成方法的有效性。最后,给出了红外纹理的应用实例。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 红外纹理的定义
1.1.1 纹理与纹理图像
1.1.2 红外纹理
1.2 研究背景
1.3 国内外发展动态
1.3.1 纹理生成方法研究的发展
1.3.2 红外纹理生成方法研究的发展
1.3.2.1 温度场统计模型
1.3.2.2 红外物理纹理模型
1.3.2.3 红外纹理图像生成方法
1.4 研究内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究内容
第二章 自然地表的温度场统计模型
2.1 引言
2.2 多维随机过程函数的统计求解
2.3 自然地表的温度场统计模型
2.3.1 土壤表面温度计算模型
2.3.2 植被表面温度计算模型
2.3.3 自然地表温度场的统计计算
2.3.3.1 土壤温度场的统计计算
2.3.3.2 植被温度场的统计计算
2.3.4 自然地表温度场的日周期性变化
2.3.5 结论
2.4 温度场的相关长度与频谱
2.4.1 温度的相关长度
2.4.2 温度场的功率谱特性
2.4.3 关于相关长度的取值问题
2.5 本章小结
第三章 红外物理纹理模型
3.1 引言
3.2 自然地表的红外物理纹理模型
3.2.1 土壤的红外物理纹理模型
3.2.2 植被的红外物理纹理模型
3.2.3 混合地表类型的红外物理纹理模型
3.3 红外物理纹理模型的统计特性
3.3.1 平均辐射出射度与亮温的关系
3.3.2 辐射出射度与温度的统计特性
3.4 红外物理纹理模型的经验参数
3.4.1 红外纹理的经验参数
3.4.2 红外物理纹理经验参数的具体实例
3.4.3 小结
3.5 红外物理纹理模型的统计特性应用
3.5.1 红外物理纹理特征参数计算
3.5.2 红外物理纹理特征参数计算举例
3.6 本章小结
第四章 红外纹理图像生成方法研究
4.1 引言
4.2 随机场理论
4.2.1 定义
4.2.2 马尔可夫随机场
4.2.3 GLC 模型
4.2.4 非参数模型
4.3 随机场的计算机模拟
4.3.1 GLC 模型的计算机模拟算法
4.3.2 非参数模型的计算机模拟算法——Ashikmin 算法
4.4 温度场和辐射出射度场的计算机模拟
4.4.1 自然地表温度场的模拟
4.4.2 将温度场转换为辐射出射度场
4.4.3 辐射出射度场的模拟
4.5 红外纹理图像生成
4.5.1 红外纹理图像生成
4.5.2 红外纹理参数分析
4.5.3 日周期变化的红外纹理图像举例
4.6 本章小结
第五章 红外成像系统与红外表观纹理
5.1 引言
5.2 凝视型红外成像系统模型
5.3 光学系统
5.3.1 能量衰减
5.3.2 渐晕现象
5.3.3 空间效应
5.3.3.1 衍射限光学系统
5.3.3.2 具有中心遮挡的衍射限光学系统
5.3.3.3 像差
5.3.3.4 散焦
5.3.3.5 模拟结果及其分析
5.4 探测器
5.4.1 空间效应
5.4.1.1 探测器空间滤波的MTF_(ds)
5.4.1.2 探测器时间滤波的MTF_(dt)
5.4.1.3 探测器空间效应的总调制传递函数MTF_d
5.4.2 响应特性
5.4.2.1 非线性
5.4.2.2 非均匀性
5.5 数字信号处理
5.5.1 低通滤波电路的MTF_(e1)
5.5.2 高通滤波电路的MTF_(e2)
5.5.3 高频提举电路的MTF_(e3)
5.5.4 CCD 转移的MTF_(CCD)
5.6 噪声
5.6.1 噪声模拟方法
5.6.2 色噪声
5.7 红外表观纹理
5.8 本章小结
第六章 红外纹理参数分析与应用
6.1 引言
6.2 纹理的统计分析
6.2.1 纹理统计分析中纹理特征参数
6.2.2 红外纹理的统计参数分析
6.3 红外纹理的空间结构特性
6.4 红外纹理参数数据库
6.5 红外纹理的应用
6.6 本章小结
第七章 全文总结
致谢
参考文献
研究成果
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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