光电成像原理与技术-9-光电成像过程影响因素与作用距离预测3

张楠第9章光电成像过程影响因素与作用距离预测（9.3）光电成像原理与技术9.3目标探测识别理论目标探测识别的基本理论目标搜索的不同观察等级探测:把一个目标同其所处背景或其它目标区别开来分类:把探测出的目标大致分类（飞机？坦克）识别:把分类目标再细分（坦克？汽车）辨别：把已识别的目标进行辨认（型号、细节）搜索概率的大小，在一定程度上提供了光电成像系统性能的评估，通常可以写成各种条件概率的乘积。目标搜索的不同观察等级探测:把一个目标同其所处背景或其它目标区别开来分类:把探测出的目标大致分类（飞机？坦克）识别:把分类目标再细分（坦克？汽车）辨别：把已识别的目标进行辨认（型号、细节）假定：目标一定在视场内出现，并且上述每一项都是互相独立的——即某一搜索任务的发生，不影响下一个搜索任务产生的概率。搜索概率公式可简化如下：目标探测－识别模型假定搜索光电成像系统显示屏上的目标像的过程为：在一个完全可以确定的面积上进行谨慎的搜索根据所搜索的目标与周围景物的亮度对比度探测根据对比度所形成的外形轮廓进行识别目标探测－识别模型假定搜索光电成像系统显示屏上的目标像的过程为：在一个完全可以确定的面积上进行谨慎的搜索根据所搜索的目标与周围景物的亮度对比度探测根据对比度所形成的外形轮廓进行识别PR为显示器上可以将目标识别的概率P1为在一个确定的包含目标的面积上，扫视到目标的概率P2为扫视到的目标被探测到的概率P3为探测到的目标被识别的概率η为噪声引起的总衰减因子。P1：扫视到目标的概率瞥见时间：1/3s搜索时间：t目标面积：AT瞥见孔径：有效瞥见扫描孔径，平均凝视中心之间的距离。瞥见孔径对应的面积Agk:与景物密度程度相关的参数，通常为10～100，有时也在100～1000之间变化。搜索面积：AsP1：扫视到目标的概率瞥见时间：1/3s搜索时间：t目标面积：AT瞥见孔径：有效瞥见扫描孔径，平均凝视中心之间的距离。瞥见孔径对应的面积Agk:与景物密度程度相关的参数，通常为10～100，有时也在100～1000之间变化。搜索面积：As完善系统的自由搜索扫视到目标的瞥见数只能是a失去目标的瞥见数为bP1：扫视到目标的概率瞥见时间：1/3s搜索时间：t目标面积：AT瞥见孔径：有效瞥见扫描孔径，平均凝视中心之间的距离。瞥见孔径对应的面积Agk:与景物密度程度相关的参数，通常为10～100，有时也在100～1000之间变化。搜索面积：As完善系统的自由搜索扫视到目标的瞥见数只能是a失去目标的瞥见数为b一次瞥见中扫视到目标的概率为p，未扫视到的概率为qP1：扫视到目标的概率瞥见时间：1/3s搜索时间：t目标面积：AT瞥见孔径：有效瞥见扫描孔径，平均凝视中心之间的距离。瞥见孔径对应的面积Agk:与景物密度程度相关的参数，通常为10～100，有时也在100～1000之间变化。搜索面积：As完善系统的自由搜索扫视到目标的瞥见数只能是a失去目标的瞥见数为b一次瞥见中扫视到目标的概率为p，未扫视到的概率为qn次瞥见中心扫视到目标的概率为P所需的瞥见次数N目标探测－识别模型假定搜索光电成像系统显示屏上的目标像的过程为：在一个完全可以确定的面积上进行谨慎的搜索根据所搜索的目标与周围景物的亮度对比度探测根据对比度所形成的外形轮廓进行识别PR为显示器上可以将目标识别的概率P1为在一个确定的包含目标的面积上，扫视到目标的概率P2为扫视到的目标被探测到的概率P3为探测到的目标被识别的概率η为噪声引起的总衰减因子。P2：扫视到的目标被探测的概率－对比度探测概率当目标对其相邻背景的对比度大于阈值对比度时，目标就有一定的被探测概率。勃来克韦尔的试验：观察者在8个可能的位置上进行强迫选择；而搜索显示器时，是在所有位置上自由选择。勃建议自由选择所需阈值要大2.4倍；考虑到目标出现的位置和时间的不确定性，再提高1.5倍。修正曲线把阈值对比度曲线上调5.5倍。可近似表示为双曲线。当其他观察对比度C时的概率仅与C/CT的值有关时，可近似表示为：目标探测－识别模型假定搜索光电成像系统显示屏上的目标像的过程为：在一个完全可以确定的面积上进行谨慎的搜索根据所搜索的目标与周围景物的亮度对比度探测根据对比度所形成的外形轮廓进行识别PR为显示器上可以将目标识别的概率P1为在一个确定的包含目标的面积上，扫视到目标的概率P2为扫视到的目标被探测到的概率P3为探测到的目标被识别的概率η为噪声引起的总衰减因子。P3：探测到的目标被识别的概率对于已知或提示过且熟悉的目标形状的识别是把目标的形状与记忆中的形状向判别的过程，需要探测到目标的细节足够多。一些实验研究得出此概率与Nr的关系：Nr由目标临界尺寸中所包含的独立可探测点确定：计算显示器上实际目标像对人眼的张角α及目标的显示对比度C；由C/CT=1.5确定C满足90%探测概率的阈值对比度CT；由阈值对比度双曲线公式确定50%探测概率下的最小可探测角α′，即为可使具有显示对比度C的目标达到90%探测概率的目标张角；目标张角α中包括的α′数目，即独立可探测点Nr=α/α′。目标探测－识别模型假定搜索光电成像系统显示屏上的目标像的过程为：在一个完全可以确定的面积上进行谨慎的搜索根据所搜索的目标与周围景物的亮度对比度探测根据对比度所形成的外形轮廓进行识别PR为显示器上可以将目标识别的概率P1为在一个确定的包含目标的面积上，扫视到目标的概率P2为扫视到的目标被探测到的概率P3为探测到的目标被识别的概率η为噪声引起的总衰减因子。η：影响识别概率的总噪声因子噪声的种类：系统噪声：探测器噪声、放大器噪声、荧光屏的颗粒噪声等；与信号相关的噪声：如光子噪声等。噪声的影响形式：增加了图像景物密集因子k而降低了P1；增加了点探测所需的阈值对比度CT而降低了P2；由于对比度边界的变形或对比度梯度的降低，相应地降低了Nr值而使P3减小。目标探测－识别模型PR为显示器上可以将目标识别的概率P1为在一个确定的包含目标的面积上，扫视到目标的概率P2为扫视到的目标被探测到的概率P3为探测到的目标被识别的概率η为噪声引起的总衰减因子。Rand模型采用了变量分离的方法，使每一项表示成少数几个参数的函数，并把噪声项独立处理，从而使问题得到相当大的简化。约翰逊准则及其应用约翰逊准则目标的等效条带：一组黑白间隔相等的条带状图案，其总高度为基本上能被识别的目标临界尺寸，即目标的最小投影尺寸，其长度为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸，等效条带图案的可分辨力为目标临界尺寸所包含的可分辨的条带数（周／临界尺寸）。目标的等效条带图案约翰逊准则约翰逊论证了等效条带图案可分辨力能用来预测目标的探测识别，通过实验确定了各类目标探测识别准则。目标的等效条带图案探测水平定义50%概率时所需的等效条带周期数探测（发现）在视场中发现一个目标1.0±0.25定向可大致区分目标是否对称及方位1.4±0.35识别可将目标分类（坦克？卡车？人？）4.0±0.8辨别可区分出目标型号及其他特征6.4±1.5约翰逊判据观察等级含义最小尺寸上的周期数探测（发现）存在一个目标，从背景中识别出来1.0识别识别出目标属于哪一类别4.0确认认出目标，并能足够清晰地确认其类型8.0工程上采用的约翰逊判据探测识别认清Pd周期Pr最不利最有利平均值Pi观察胶片CRT1.031.012910.51.018240.9520.958670.9512160.801.50.8064.55.250.809120.501.00.50433.50.50680.300.750.3032.252.630.304.560.100.50.1021.51.750.10340.020.250.0210.750.880.021.52000000000车辆探测Pd、识别Pr和认清概率Pi与目标条带周期数探测识别认清Pd周期Pr最不利最有利平均值Pi观察胶片CRT1.031.012910.51.018240.9520.958670.9512160.801.50.8064.55.250.809120.501.00.50433.50.50680.300.750.3032.252.630.304.560.100.50.1021.51.750.10340.020.250.