光电隐身效果评估技术系列讲座第二讲_红外隐身效果评估.pdf

第二讲:红外隐身效果评估

杨照金
(西安应用光学研究所,陕西西安710065)

摘要:光电隐身一般包括红外隐身、激光隐身、可见光隐身、雷达隐身和声波隐身。本讲座较
系统地介绍了红外隐身、激光隐身、可见光隐身的技术内涵,光电隐身技术的应用和国内外发展
现状,隐身原理和隐身措施。重点介绍了光电隐身的性能评估,包括性能评价方法和模型,隐身
性能测试,隐身性能测试仪器的计量检定和校准等。
关键词:光电隐身;红外隐身;激光隐身;可见光隐身;隐身效果评估;红外发射率;雷达截面。
中图分类号:TP219.41文献标志码:A

1红外隐身的性能表征是制备低红外发射率的材料。
1.1材料热辐射性能的表征除了红外发射率这个参数以外,材料的热惯量
描述红外隐身材料辐射特性的主要参数是红也是一个很重要的参数。为了追求材料的红外辐射
外发射率。红外发射率的定义为:热辐射体的辐特性能够全天候与背景一致,材料的热惯量必须和
射出射度与处于相同温度的普朗克辐射体的辐射背景的热惯量一致,这样才可以使目标与背景随着
出射度之比。符号为。发射率分为半球发射率环境温度的变化不会引起太大的温度差。这是红外
和方向发射率两种,如果在某一方向观测,则该比隐身材料值得研究的一个性能参数。
值称为方向发射率,方向发射率的一种特殊情况1.2隐身效果的表征
是法向发射率,这时是在垂直于材料的表面进行目前对于红外隐身效果评价方法的研究主要
测量。发射率还有全发射率和光谱发射率之分。有两条路线:一是定性评价;二是定量评价。
如果测量的辐射包括整个红外波长范围,则称为在定性评价方面,主要是从分析热成像系统
全发射率;如果只测量中心波长附近一个很窄的的探测能力出发,根据目标的特性和红外辐射在
光谱带内的辐射作比较,则称为光谱发射率。无大气中传输的特点,找出实现目标热红外隐身的
论是全发射率还是光谱发射率,它们都有半球发条件,实施热红外隐身的目标一旦满足了这些条
射率和方向发射率之分。一般情况下,可以把红件,即认为目标实现了热红外隐身。例如,假设目
外隐身材料当作朗伯体看待,这时方向发射率等标和背景的黑体等效温差为Tos,目标斑块间的
于半球发射率,可以简称为发射率,因此我们经常黑体等效温差为To,我们关心的是Tos不能
采用某一波段的全发射率或光谱发射率来评价热大于多少,To在什么范围之内方可不被热成像
红外隐身材料的性能。由于大多数材料都具有比系统所探测到,也就是说要确定出红外隐身的温
较高的红外发射率,因此制备红外隐身材料主要差阈值。
(8)杨照金:光电隐身技术及其隐身效果评估系讲座

根据热成像系统探测能力的两个参数可知,降低成本。
要使目标不被热成像系统探测到的两个基本条这四种方法也适用于所有的光学成像隐身,
件是:其中采用数字图像分析法是红外隐身效果评价研
1)目标等效空间宽度对热成像系统的张角究的发展趋势。
应小于热成像系统的空间分辨力;采用数字图像分析法的关键是如何提取包含
2)目标与背景的黑体等效温差应小于热成背景隐身目标的图像数字统计特征,建立起与实
像系统的温度分辨力。际隐身效果如探测距离、探测概率等的对应关系,
根据这两个条件,再加上红外辐射在大气中通常分三个步骤:
的传输特性,即可以推出目标红外隐身的温差阈a找到合适的目标和背景统计特征,如亮度特
值条件,再根据目标的温度和材料的红外发射率,征、纹理特征、边界特征、分形特征及颜色特征等;
即可以确定对目标实施的隐身措施是否满足这个b根据目标和背景的统计特征选取合适的相
温差阈值条件,如果满足,就认为目标已实现了红似度量值来描述目标和背景特征分布的相似
外隐身;反之,就没有实现红外隐身。程度;
这种定性评价方法是有缺陷的,因为隐身总c确定各种特征的综合相似度量值,建立起与
是相对的完全看不见的隐身是很难实现的。
,实际隐身效果的对应关系,可以采用的方法主要
因此隐身效果评价的一个目的就是要知道目标被有平均法、取极值法和加权法等。
隐身的程度。显然,定性评价方法不能获得目标尽管后两种红外隐身效果评价方法是目前研
红外隐身程度的数据。
究的主要方向,但是它们都是以前两种方法为基
在定量评价方面,主要有以下四种方法,而且
础的,只有通过大量的外场试验,建立起图像统计
适用于所有的光学成像隐身。
特征与隐身目标探测概率间的关系,才可以真正
一是外场试验外场判读评价方法。通过组织
应用图像分析的方法实现对目标隐身效果的评
成批的经过一定训练的人员用热像仪在不同距离
价,从而降低隐身效果评价用时间和成本。
对实施不同红外隐身程度的目标进行现场观察,
统计目标发现与识别概率等,从而做出对隐身效
基于灰度相关的红外隐身效果
果的评价;2
二是外场试验室内判读评价方法。首先在野评估
外采集