亮度增益为微光像增强器的重要参数，影响微光夜视环境下以微光像增强器为核心的目标背景对比度测试结果精度。本文基于对比度测试原理，通过对不同亮度增益的 ICCD进行目标背景对比度测试，分析得到亮度增益与目标背景对比度的变化关系及影响因素。测试结果表明: 亮度增益分别为 12000 cd/(m2·lx)、8300 cd/(m2·lx)、6000 cd/(m2·lx)时，环境照度在[2×10-3, 8×10-3](lx)区间内，目标背景对比度受亮度增益影响较小。照度在区间外时，受亮度增益影响，目标背景对比度测试结果可能失真。本文研究结果为提高 ICCD目标背景对比度测试精度提供数据支持。

使用通用大气辐射传输软件模拟计算了卷云大气条件下强吸收波段的反射率,分析了卷云粒子形状和有效尺度、光学厚度和卷云高度对大气顶反射率和背景辐射的影响。建立了高温气体目标的辐射强度计算模型,并通过模拟获取了目标辐射在卷云大气中传输至大气顶的光谱辐射特性。计算了大气顶的目标背景对比度,并讨论了卷云特性参数和目标高度对目标背景对比度的影响。结果表明:在水汽强吸收波段,卷云大气反射率随卷云高度和光学厚度的增加而增大、随卷云粒子有效尺度的增大而减小;目标背景对比度受卷云参数的影响较大,尤其当目标高度在7 km以下时卷云对目标观测的干扰很大。

在分析实际大气环境参数的差异和目标-背景辐射强度的基础上，利用MODTRAN模式分析了东海、西北区域3.9 μm和9.2 μm波段的大气透射率和目标背景对比度的逐月分布特征；为了分析实际大气、气溶胶效应对目标-背景辐射传输的综合影响，结合局部地区月平均环境参数进一步探讨了上述两个区域内气溶胶对3.9 μm和9.2 μm波段的大气透射率和目标背景对比度分布的影响。结果表明，大气温度、水汽混合比等参数对大气透射率和目标背景对比度有影响，东海区域目标背景对比度比西北区域的小; 3.9 μm处两区域的目标背景对比度不仅比9.2 μm处的小，而且受到气溶胶的衰减作用比9.2 μm处的强，因此在目标识别中应优先考虑使用9.2 μm作为工作波段。

为了研究低透过率下隧道照明亮度对能见度的影响, 为低透过率条件下隧道照明亮度的调节提供依据, 分别以两种不同光谱特性的摄像机作为观测装置获得了透过率、照明亮度、目标/背景对比度三者之间的变化关系.实验结果表明: 目标/背景对比度随照明亮度的增加而增加, 两者呈非线性关系; 透过率限定了目标/背景对比度所能达到的最大值; 在一定的亮度范围内, 提高亮度增加目标/背景对比度可以有效改善能见度.当照明亮度较高时, 提高照明亮度对能见度影响不大; 当照明亮度较低时, 提高照明亮度对能见度提高的效果明显.因此, 根据透过率按比例调节照明亮度能保证能见度和行车安全.

红外制导系统发现、识别和跟踪目标主要依据背景、目标物辐射特性和对比特性信息。气溶胶及其能见度变化是大气环境中影响红外辐射传输的主要因素之一。以标准大气为例,开展了气溶胶及其能见度变化对中、远红外光谱区间(3～5.m,8～12.m) 大气透过率和目标背景对比度的影响分析,重点分析了标准大气中相同能见度不同气溶胶类型及同气溶胶类型不同能见度对中远红外传输特性的影响。结果显示: 大气透过率对目标背景对比度的理论计算值有重要影响。在其他大气条件既定情况下,气溶胶及其能见度变化对两波段的透过特性和目标识别效果影响明显,且以 8～12.m波段的好于 3～5.m的。同能见度不同气溶胶类型下的透过率和目标背景对比度差异较大,需要考虑气溶胶的影响。在中远红外区间,3.4～4.2.m和 9.5～12.m波段内的透过率和目标背景对比度平均值相对较大,变化振幅小,可作为**使用理想波段加以选择应用。

为了提高目标探测中目标背景对比度，本文利用分焦平面的微偏振元相机同时获取目标四幅偏振状态图像，解算得到斯托克斯矢量，提取目标的偏振度和偏振角成像图像，并结合偏振特性因子F 对偏振图像效果进行了改进。结果表明：目标偏振度成像图像在原光强图像基础上能够增强目标背景对比度，偏振特性因子成像图像在保留偏振度成像图像增强目标背景对比度的优点的同时，能够提高图像清晰度，扩展图像信息。

图像度量是自动目标识别(ATR)性能评估中的重要组成部分.图像度量是否与ATR算法性能紧密相关将直接影响系统后续的评价工作.先介绍了传统的图像度量,并分析了作为传统度量代表的目标局部背景对比度度量(TBC)在复杂场景条件下与算法性能不满足单调关系的不足,针对其局限性,提出了基于灰度共生矩阵的图像杂波度量(TIC),并针对TBC和TIC设计了两组实验.结果表明,无论在指定场景还是复杂场景条件下,TIC与算法性能都具有良好的单调关系,有效地克服了TBC的局限性,从而能更好地评价ATR算法性能.

介绍了通过大气光谱特征分析对大气层外目标进行探测的波段选择方法.在考虑目标本身辐射强度、背景大气的辐射强度、目标背景对比度、斜程大气透过率以及探测器的响应特性诸因素后进行波段选择,从而提高对目标的鉴别性能.选择中纬度夏季白天、无云城市气溶胶模式、春夏季气溶胶廓线以及背景平流层廓线和消光的大气条件,利用辐射传输计算软件MODTRAN计算了目标背景亮度、对比度以及透过率的典型光谱特征,并进行光谱特征分析,然后在其他大气模式下对所选波段进行了验证,从而选择出目标探测的最优波段.

目标-背景对比度是基于大气辐射传输理论的空间目标识别的重要参量之一.云覆盖了50%的地球表面,对电磁波和光波的传输有重要的影响,因而其类型、在视线路径上出现的概率均会对目标识别产生重要影响.所以要保证目标识别的精度,必须考虑云的作用.从辐射传输理论出发,采用平面平行云的假定和Lund的无云视线概率模型,对有云天气条件下的目标背景对比度进行了详细的分析.

从辐射传输理论出发,计算分析了目标特性对0.4～14μm波段范围内的目标背景对比度的影响,计算结果显示,在其他条件不变的情况下:1)随着目标物固有亮度的增加,目标背景对比度增加,而且其谱分布也发生相应的变化,紫外与可见光区的对比度增加幅度大于红外区的增加幅度;2)目标物固有亮度的谱分布影响着目标背景对比度的谱分布;3)随着目标物表面反射率的增加,目标背景对比度的值也增加,并且目标物表面反射率的谱分布也影响着目标背景对比度的谱分布.