摘要：本文面向空间点目标探测,设计了基于高灵敏度CMOS传感器的空间点目标探测系统。首先对CMOS传感器图像进行降噪,提高传感器的探测灵敏度;其次,采用DSP+FPGA嵌入式架构,设计了基于星图匹配信息构建的点目标探测算法,并详细介绍了算法原理和步骤。最后,采用电子星图模拟器对该探测系统进行测试。结果表明:该嵌入式系统具备1 024×1 024@20p格式视频的实时处理能力,可以探测6等星。当信噪比大于6,视轴指向误差小于1°时,对于不同运动速度、不同尺寸点目标均能准确探测,识别正确率接近100%。综合而言,该空间点目标探测方法的计算精度高、适应性强、可靠性高,能够应用于空间点目标的有效探测。

摘要：瞬时视场是影响星载红外点目标探测系统性能的重要指标,为了实现高信噪比探测,有限口径的空间相机设计需要选择合适的瞬时视场。文章讨论了衍射受限条件下,瞬时视场对能量集中度、采样相位因子、背景杂波和信噪比的影响,建立了以信噪比最大化为目标函数的瞬时视场优化模型。基于在轨遥感图像统计背景杂波,确定了杂波系数范围和不同杂波程度的背景分布。结合实例仿真,计算了不同瞬时视场下的信号响应和信噪比变化,通过分析得出结论:随着瞬时视场减小,点目标能量集中度降低,采样相位影响减小,探测稳定性提高,杂波减小,信噪比先增大后减小,利用优化模型能得到最优瞬时视场。文章提出的模型可用于空间相机的指标设计和优化。

摘要：在点目标探测系统中,光学系统的能量集中度决定了单个像元收集到点目标能量的水平,直接影响点目标探测系统的图像信噪比。在相机设计完成后,需要对相机的能量集中度进行测试,评价相机的性能。传统方法对点目标探测系统的能量集中度计算采用"中心像元法",由于相机探测器中心位置偏移和靶标尺寸的影响,计算结果存在很大误差。文章通过建立点源靶标成像模型,分析出靶标尺寸和探测器位置对点目标像斑的影响,提出了求解点目标能量集中度的一般过程,并设计出了一种容易实现的计算方法。通过对点目标像斑进行高斯拟合,然后通过两次反卷积去除探测器位置和靶标尺寸的影响,实现了对能量集中度的求解。计算结果表明,文中提出的方法比传统方法更接近实际情况,具有工程应用价值。

摘要：系统性地分析了红外点目标探测系统的作用距离理论模型。通过建立大气分层模型,结合MODTRAN模型计算了中波红外光和长波红外光在典型大气条件下的透过率。两者计算结果的对比数据可为红外探测系统设计中的波段选择提供参考依据。通过对目标红外辐射强度的理论模型进行分析,计算了几种典型目标在不同波段的红外辐射强度,为系统作用距离的指标论证提供了支撑。从红外图像噪声的概率密度分布函数出发,推导出了图像信噪比与系统检测概率及虚警概率的理论公式,为检测门限设置提供了参考依据。红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析结果对于提升红外探测系统作用距离指标论证的可信度和系统参数设计的合理性具有非常重要的理论支撑作用。

摘要：基于时间延迟积分的红外点目标探测系统在推扫成像过程中会受到速度失配的影响导致点目标的探测性能降低.基于调制传递函数的传统频域建模分析方法由于缺少相位传递函数的介入,无法对目标探测性能的影响进行有效分析.为了解决该问题,采用成像系统的点扩散函数以及线扩展函数建立了成像系统的速度失配模型,并对速度失配对目标检测系统的影响进行了研究.模型理论计算以及实际成像实验结果表明,当时间延迟积分级数为8级,速度失配量ΔV/V=25%时,点目标能量响应均值下降50%,当速度失配达到ΔV/V=12.5%时,点目标能量响应均值下降30%.研究结果可为后续红外时间延迟积分成像系统的设计提供参考.

摘要：空间目标可见光相机的探测能力主要与相机自身收集目标信号的能力、相机本身的背景噪声以及探测器组件的噪声水平有关。衡量空间目标可见光相机探测能力的主要技术指标是信噪比。在国内外相关资料比较缺乏的情况下,文章通过原理研究和理论推导,得到了空间目标可见光相机探测能力理论计算公式,并用实例进行了例证,表明该方法正确可取,为空间目标可见光相机设计时对探测能力的分析和预估提供了理论计算方法。

摘要：针对前照式CMOS可见光探测器填充因子小于1而引起的点目标在像面成像时输出能量随位置波动的问题,搭建了像元内响应测试系统。根据像元内部设计结构建立了在亚像素尺度上表征响应分布的像元内响应模型。使用两个不同半径的小孔对可见光探测器中的4个像元进行了测试。移动小孔的位置,记录小孔成像在像面不同位置时像元输出的响应值,使用拟合方法对像元内响应函数及点目标能量的高斯函数的半峰全宽进行了解算。实验结果表明,通过求解探测器的像元内响应函数,可对像元内灵敏度的空间分布特征进行描述。该测试与解算方法可为同类型探测器响应的微观表征提供有益参考。