一、研究背景及意义:
辐射指的是由场源发出的电磁能量中的一部分脱离场源向远处传播,而后不再返回场源的现象,自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波和粒子的形式向外传递热量,而红外辐射是整个电磁频谱中的一个重要组成部分,红外探测系统是依靠探测目标辐射或反射的红外线而工作的。红外线的物理本质是热辐射,而热辐射与其他两种热传递方式——热对流,热传导不同,它具有以下两个特点:一、热辐射的热量交换无需介质存在;二、物体释放和吸收辐射热量的流程中存在着电磁能与热能两种方式的相互转换。这便为红外探测系统的发展提供了足够的理论基础。
随着科学技术的迅速发展,红外探测器在军事和民用领域得到越来越广泛的应用。对红外波段进行大量的研究是因为红外波段具有它本身的一些优势特点。其中一方面便是它与可见光探测器相比具有良好的夜间工作能力。但是由于红外器件材料的限制以及外界复杂环境因素干扰,红外热像仪的成像效果不够理想,有分辨率差、对比度低、信噪比低、视觉效果模糊、灰度分布与目标反射特征无线性关系等缺陷。特别是在海天背景下红外成像由于场景比较复杂,海面下不同气候条件下3micro;m -5micro;m和8micro;m-14micro;m的红外辐射特性影响、海浪的干扰以及各种气候条件下天空背景、云层的干扰等。[1]这使得红外舰船目标的检测较为困难,影响了红外热像仪在实际应用中的效果。因此,寻找一个有效的手段解决这一问题十分重要,这也成为了我们研究的首要意义。
二、红外辐射基本定律以及海天背景下红外辐射基础定律及模型:
2-1红外辐射图像遵循的基本定律:
1)普朗克定律:
普朗克定律阐述了黑体处于热力学平衡时,其光谱辐射力与波长的变化规律,在真空中其形式如下:
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式中——黑体半球单色辐射能力,其单位为 W/(m2.mu;m);
T——绝对温度;
、——分别为普朗克第一、第二辐射常数;
lambda;——黑体辐射波波长。
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