水下航行器热尾流目标海平面探测红外成像仿真
张昊春，曲博岩，金 亮，马 超
(哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要 ：红外成像是探测水下航行器海平面热尾流目标的重要方法。采用建模仿真的方法，基于尾流区海平面温度分布特征，结合三维坐标变换和投影映射方法实现热尾流目标的红外成像仿真过程，得到在相同探测条件下热尾流的辐射能量随波段的分布，以及不同探测方位角与高度下热尾流在像平面内的形态及红外辐射亮度的变化规律。论证了噪声对典型工况条件的热尾流与背景海面的对比度和清晰度，以及热尾流目标的探测和识别难度的影响。仿真结果表明：相同探测条件下，热尾流在8 μm～12 μm波段的辐射能量远远大于3 μm～5 μm波段；随着探测高度的增加，热尾流区域的红外辐射观测亮度逐渐减小；探测路径长度一定时，探测天顶角增大，热尾流红外辐射观测亮度减小，并且热尾流在像平面内所占区域逐渐减小。
关键词 ：红外探测；建模仿真；辐射亮度；噪声
引言
水下航行体在水面状态及通气管状态航行或充电时，推进系统排出的热废气、热冷却水所留下的热踪迹，即使在相当深的水下航行仍难以消失，经一段时间浮升至海平面，呈现一种高温轨迹的温度特有迹象[1]。近年来随着遥感技术的发展与现代先进红外探测设备的探测精度不断提高，针对水下航行体热尾流红外特征的探测研究具有重要意义[2]。
心肌损伤后释放CK-MB、cTnI等特异性酶。室壁张力负荷较大时心肌能量代谢障碍，使大量CK-MB、cTnI通过受损的细胞膜向细胞间质内弥散。因此，血清CK-MB、cTnI水平的高低可灵敏反映心肌损伤的严重程度［17］。本研究中并发恶性心律失常患者的血清CK-MB、cTnI水平高于未并发恶性心律失常患者。这一结果提示，并发恶性心律失常的AMI患者心肌损伤更为严重，这可能与受损心肌细胞的传导及收缩能力下降有关。
杨立等[3]开展了水下航行体热尾流的理论和实验研究，得到了水下航行体热尾流在稳定分层环境中的浮升规律。张健等[4]搭建了水下航行体尾流排放模拟实验平台，并通过实验分析了水下航行器排放冷却水温度特征。顾建农等[5]在热分层环境下进行了船模尾流温度分布与扩展规律的试验研究，得到了不同航速、潜深、热排放参数等条件对尾流温度场的影响，分析了影响尾流水面红外特征的因素。王成安等[6]模拟了潜艇热尾流的排放过程，分析了复杂天气条件如海风、海雾对海平面场景的影响。Kirk等[7]采用CAMEO-SIM对海平面可见光波段进行了成像模拟，并考虑了云影在海洋表面的影响。此外，Voropayev等[8]通过理论和实验研究了舰船在具有垂直温度分层的水体中航行时，由于螺旋桨和船体的扰动而形成的水面冷尾流的红外特征。张昊春等[9]对比分析了温度分层和均匀环境介质中热尾流的形成、浮升和衰减过程的特性。Schwenger等[10]提出了动态海洋场景和静态天空三维红外成像模拟方法。战杰等[11]针对红外弱小目标图像人工识别困难的问题,提出了一种基于模糊C均值(FCM)聚类技术的红外图像增强算法。李晓龙等[12]针对含有强起伏边缘背景的靶场红外测量图像,提出了一种先局部梯度中值滤波后中值滤波的组合滤波算法。Lapierre等[13]采用Python语言开发了一种舰船红外成像模拟的开源仿真软件，用于舰船红外隐身设计。熊艳飞等[14]基于三角面元求解海平面发射率，建立海平面红外辐射模型和红外成像模型，实现了粗糙海平面辐射灰度图像仿真模拟，并分析了天顶角对红外成像的影响。王蛟龙等[15]基于背景海面和尾迹区域的几何差异，建立了Kelvin尾迹的红外发射模型，得到不同海平面风速、不同舰船航速和不同探测天顶角下的红外特征仿真图像。张旭升等[16]采用龙鲨Ⅱ号核潜艇简化模型为研究对象，开展了均匀和非均匀海洋环境中尾流浮升规律和海平面温度分布特性的研究。张昊春等[17]综合考虑波动海平面的遮挡和周围环境对热尾流辐射亮度的影响，建立了热尾流红外辐射模型，得到了热尾流红外辐射特性与风速、探测器高低角和尾流温度之间的关系。
热尾流所处的背景环境比较复杂，影响其红外特性的因素有海平面发射率、天空辐射、阴影遮挡系数、环境大气温度湿度与探测条件等等[18-19]。考虑各种影响因素，为获得不同条件与工况下的热尾流红外图像，需要大量的实验测量数据，工作量比较大，且很难在某一外部条件下进行重复实验。通过成像仿真技术对热尾流目标及背景海面进行模拟，能够得到其不同条件下的红外辐射能量分布场，从而极大地降低红外成像测定的实验成本，进而得到不同控制因素下的多组红外对比图像。本文针对热尾流目标表面的红外辐射成像模型，在不同的探测条件下，通过三维坐标变换和投影映射的方法进行建模仿真，研究了探测高度、探测角度及噪声对辐射亮度模拟图像的影响。
1 海平面热尾流红外成像映射数学模型
建立仿真坐标系的模型，确定成像平面的成像单元和海平面成像区域面元的对应关系，采用投影映射方式获得热尾流海平面目标的红外探测仿真图像。以机载红外探测成像为例，建立三维成像仿真坐标系统[20]，红外成像仿真坐标系包括基准坐标系O -XYZ 、探测器平面坐标系O T-X TY TZ T、像平面坐标系O f-X fY fZ f，具体情况如图1所示。
图 1红外成像模拟仿真坐标系统成像原理
Fig .1Schematic diagram of imaging principle of infrared imaging simulation coordinate system
对该仿真坐标系模型进行三维坐标转换，为了方便三维坐标转换计算，假设基准坐标系位于海平面，海平面各小面元的顶点坐标采用基准坐标系确定。探测器平面坐标系原点O T也是探测器的视点，则该系统的面O T-X TY T与海平面平行。像平面坐标系原点O f，即像平面中心位置。如图1所示，P点表示探测器视线与海平面O -XY 的交点，探测器天顶角为θ ，φ 是探测器前进方向在基准坐标系O -XY 面内的投影与X 轴之间的夹角，H T表示探测器垂直高度，H f为像平面坐标系原点O f与海平面O -XY 的距离。
假设已知探测系统的相关性能参数，即焦距(O T点与O f点之间的距离f )、探测器坐标O T(X T,Y T,Z T)，天顶角θ 和φ 角的大小，则根据图1坐标系统之间的对应关系，可以获得P点和O f点在基准坐标系下的空间坐标。
复杂的实验环境导致在实际红外探测时将有各种噪声进入探测系统，包括：电子系统和设备的电路噪声，环境噪声，热噪声等。为了准确描述实际的热尾流红外图像，对红外模拟图像进行噪声处理。设分辨率为m ×n 的图像中某个成像单元点在噪声处理前后的灰度值分别为G L (i ,j )和
其中i ∈[1,m ]，j ∈[1,n ]，于是有：
(1)
O f点在基准坐标系下的坐标为
考虑具体的探测工况，假定时间为2018年某日北京时间8:00，地点为东海某海域，红外探测器灵敏度为0.001℃，海平面发射率为0.98。假设探测天顶角和方位角均为0°，探测器视点坐标为(1 150,0,6 000)，成像单元数取128×128，分别选取3 μm～5 μm和8 μm～12 μm两个红外波段进行成像仿真，最终得到呈现在探测器像平面上的热尾流红外图像如图6和图7所示。
2)
采用投影映射方法实现成像仿真的关键是获得像平面坐标系内各个成像单元交点在基准坐标系中所对应的坐标位置。首先通过平移变换将两个坐标系的原点合并，然后再进行旋转变换让两个坐标系的坐标轴重合[21]，进而实现任意三维空间点从一个坐标系到另一个坐标系的转换过程，所以需要采用平移变换和旋转变换的方法构造出相应的坐标变换矩阵。
假设坐标系中的全部坐标点相对于X 轴、Y 轴、Z 轴的平移量分别为t X 、t Y 、t Z ，则平移变换矩阵表示如下[21]：
(3)
采用矩阵T 可实现原始坐标(X ,Y ,Z )同新坐标(x ,y ,z )的空间转换，公式如下：
(x ,y ,z ,1)=(X ,Z ,Y ,1)·T
(4)
进行三维空间的坐标旋转变换要求已知旋转角度和旋转轴，假设在右手系中，全部坐标点绕x 轴、y 轴、z 轴旋转的角度分别为α 、β 和γ ，则旋转变换矩阵R 表示如下[22]：
由从图4和图5中可以看出，仿真图像中显示出热尾流的整体轮廓，大致呈现“V”字型，周围区域显示的是背景海面。假设海洋背景温度为均匀分布，热尾流水面高温区分布连续且集中，只在尾流附近出现温度的随机波动，在温度模拟图像中表现为不规则的亮点。对同一热尾流区域进行红外探测时，热尾流在像平面中的形态将随着方位角的变化而发生改变，这一特点符合实际成像规律[25]。
(5)
获得矩阵T 和矩阵R ，则通过下式可实现三维空间中任意点的坐标转换计算，具体关系表达式如下：
企业推进两化融合是一项系统工程，综合集成是扩大企业两化融合绩效的重要切入点和着力点[19]。一方面，随着两化融合发展水平的不断提升，其对提升生产效率的扩大器和倍增器作用逐步突显；另一方面，两化融合可推动新一代信息技术在企业关键业务环节中的集成应用，带动企业经营水平大幅提升。
(6)
图 2像平面坐标系示意图
Fig .2Schematic diagram of image plane coordinate system
为确定探测器与热尾流的成像映射关系，以像平面中心位置O f为原点，建立如图2所示的像平面坐标系O f-X fY fZ f[23]。以θ 1和θ 2表示探测器水平方向和垂直方向的视场角大小，A 、B 、C 表示成像单元，探测器视点和成像单元4个节点之间的连线与海平面的交点围成的方形区域称作探测器的有效成像区域，于是像平面到海平面的映射分解为各像元到对应的有效成像区域的映射。热尾流目标与背景海面离散为很多个三角面元，如果三角面元至少有2个点位于某成像单元的有效成像范围内，则该面元在这个成像单元内成像。根据热尾流温度分布求出各个三角面元的辐射能量，对探测器每个成像单元的有效成像区域覆盖的所有三角面元的辐射能量进行累加，即可求出每个成像单元所接收到的辐射能量。
对目标表面红外辐射进行计算，根据Planck定律计算面元i 在λ 1～λ 2波段的半球空间辐射力。具体公式如下：
(7)
建议开设心理咨询门诊，当病人消极情绪严重且护理门诊无法通过相关诊疗及护理宣教顺利排解时，建议病人进行相关心理咨询，及时消除不良情绪。
最早的粉彩没骨花鸟画出现在康熙晚期，到之后雍正时期逐渐达到清朝粉彩没骨花鸟画的巅峰水平。雍正粉彩花鸟画一般由宫廷造办处作样，画风承袭宫廷国画的风格。当时由于受皇帝的审美影响，流行的画风为恽南田的没骨花鸟画法。由此，那个时期的粉彩没骨花鸟画法无论是从构图、笔法还是设色上都深受恽南田没骨花鸟画的影响。而又由于粉彩的独特绘制工艺的局限，当时并未完全学习恽南田不勾勒线条的方式，而是改为用纤细柔软的细线进行勾勒，之后再在线条之内进行设色渲染。所以说，这个时间的粉彩没骨花鸟画虽有恽南田没骨花鸟画得神韵，却在表现技法上进行了改变。
(8)
式中：I i 为面元i 在零视距处的辐射亮度，W/(m2·sr)；E i (T i )表示面元i 的辐射力，W/(m2·sr)；考虑到面元i 对探测成像单元产生的红外辐射能量在大气中传输被衰减，采取大气透过率和零视距红外辐射能量计算出同一视线方向探测器处的辐射能量。因为目标与其所处背景的红外辐射强度分布不同，随着探测器成像单元接收到的辐射强度增大，对应的像素点灰度值增加，根据这一点，在捕捉到的红外图像中应用灰度等级表示目标区域的辐射能量分布。灰度等级映射关系由热尾流红外辐射亮度的计算结果建立，计算公式如下[24]：
G L =[r +(1-r )·(L -L min)/(L max-L min)]×255
(9)
式中：G L 表示某一像素点的灰度值，取值范围为0～255；r 表示环境泛光的红外等效值，取值范围为0～1；L min和L max表示成像域辐射亮度的下限与上限，L 即为该像素点处红外辐射亮度的初始值。
伴随社会的全面发展，城市交通运输体系不断完善，轨道车辆在城市交通体系中扮演着越来越重要的角色。对于轨道车辆来讲，车门系统的安全性整个车辆的稳定运行，而轨道车辆的车门系统受到多方面因素的影响，容易出现多种类型的故障。为了切实保证城市轨道车辆的安全稳定运行，必须要对车系统故障进行有效的诊断。
热尾流红外成像仿真计算的总体流程图如图3所示。首先建立仿真坐标系的模型，然后通过三维坐标转换，建立起一定的投影映射关系，从而确定像平面坐标系中的成像单元点在基准坐标系下的空间位置，最终进行目标表面红外辐射的计算。
图 3热尾流红外成像仿真计算流程图
Fig .3Flow chart of thermal wake infrared imaging simulation calculation
2 热尾流温度与辐射亮度的模拟图像及影响因素分析
取海平面计算域坐标系原点为基准坐标系原点，假设背景海面温度是293.15 K，选取平静海面作为海面模型，水下航行体航速为9 kn，冷却水以45°向下单侧排放入海，根据以上条件计算得到热尾流温度场分布图像。图4和图5分别为探测器天顶角为0°，方位角为0°和45°时模拟得到的温度场分布。
图 4垂直探测方位角 0°模拟的温度图像
Fig .4Temperature image simulated at vertical detection azimuth 0°
图 5垂直探测方位角 45°模拟的温度图像
Fig .5Temperature image simulated at vertical detection azimuth 45°
研究人员逐步揭示环偶极子产生机理，指出环偶极子是由电极子及磁极子之间相互作用破坏近场电环境平衡而产生的，非对称电流能增强环偶极子强度，是产生高Q值的原因[25，28]。可依据单元结构建立基于耦合LC电路的物理模型进行定量分析。为了定量分析环偶极矩强度，根据体积电流密度分布，利用多极散射理论得到多极子的散射强度，如电偶极矩、磁偶极矩和环偶极矩。该方法已成功应用于微波、太赫兹和光学波段环偶极矩的计算，计算公式为：
牧草营养成分测定 样品养分测定在甘肃农业大学草业学院进行[25]；粗蛋白(CP)采用流动注射比色分析法[22]；粗纤维(CF)采用范式洗涤法[26]；粗脂肪(EE)采用索氏抽提法[21]；粗灰分(ASH)采用干灰法[28]。
由图6和图7可以看出，热尾流在8 μm～12 μm波段的辐射亮度远远大于3 μm～5 μm波段。由于沿纵向扩散的热尾流的几何区域，相对于探测系统的开口角度较大且大于探测器的实际视场角，因此仅有热尾流目标的一部分区域的辐射亮度呈现在模拟图像中。热尾流区域辐射亮度是最大的，该现象的原因是尾流区域中的温度高于其所处的海洋背景周围的温度。由于热尾流区域和海洋背景之间的实际温差很小，因此通过模拟获得的红外辐射亮度的总范围很小。
图 6 3μm～ 5μm热尾流辐射亮度模拟图像
Fig .6Radiance brightness simulation image of 3μm～ 5 μm thermal wake
图 7 8μm～ 12μm热尾流辐射亮度模拟图像
Fig .7Radiance brightness simulation image of 8μm～ 12 μm thermal wake
控制所用探测器性能、海面模型、时间和海域位置不变，研究探测高度对红外成像性质的影响。取探测天顶角0°，方位角0°，探测器垂直高度H T分别为3 km、5 km、7 km和9 km。取8 μm～12 μm波段，通过计算获得的不同探测高度条件下热尾流红外仿真图像如图8～图11所示。
式中：N w 为热尾流的半球空间辐射力，W/m2；N λw 表示热尾流的半球空间光谱辐射力，W/(m2·μm)；λ 1、λ 2表示辐射波波长，μm；ε 表示热尾流的发射率；c 1、c 2依次表示第一辐射常数和第二辐射常数，c 1=2πhc 2≈3.74×108W·μm4/m2，c 2=hc /k ≈1.439×104μm·K；T w 为热尾流绝对温度，K。已知计算域中任意面元i 的温度T i ，假设背景海面与热尾流区域的表面定向光谱发射率为ε (λ ,θ )，由Lambert定律可以计算面元i 的辐射亮度[21]，公式如下：
从图12中可以看出，当探测天顶角和方位角不变时，8 μm～12 μm波段的热尾流区域的红外辐射观测亮度随着探测高度的增加而逐渐减小。这是因为当目标辐射亮度(本征值)不变时，随着探测高度的增加，大气散射路径增大，大气介质中辐射能量的吸收和散射衰减增强，探测器接收到的辐射能量减小，所以仿真得到的目标红外辐射亮度减小。另一方面，从图8～图11可以看出，探测高度增加，对应于像平面的可见海平面增大，对应的单个成像单元的海平面面元增加，使像平面接收的每个成像单元红外辐射能量增加。由于热尾流投影面元叠加和大气衰减的双重作用，随着高度的增加，像平面处的红外辐射亮度整体变化很小。比较上述8个仿真图像，增加探测高度，像平面对应的热尾迹的实际长度增加，并且探测像平面中热尾迹区域的比例逐渐减小，其中大部分为海洋背景区域。这是因为高度增加，探测器的视角变大。
(10)
式中:Φ i 代表不同探测高度下红外图像辐射亮度的相对值。根据Φ i 随H T的变化规律作出拟合曲线，如图12所示。
图 8高度 3km时辐射亮度模拟图像
Fig .8 Radiance brightness simulation image at height 3km
图 9高度 5km时辐射亮度模拟图像
Fig .9 Radiance brightness simulation image at height 5km
图 10高度 7km时辐射亮度模拟图像
Fig .10 Radiance brightness simulation image at height 7km
图 11高度 9km时辐射亮度模拟图像
Fig .11 Radiance brightness simulation image at height 9km
图 12热尾流辐射亮度与探测高度的关系
Fig .12Relationship between radiance of thermal wake and detection height
设H T分别为3 km,5 km,7 km,9 km时，各组仿真图像中成像域亮度的最大值分别为L max,i (i =1,2,3,4)，W/(m2·sr)，定义无量纲数Φ i 为
控制所用探测器性能、海面模型、时间和海域位置不变，假设探测路径长度为5 km，探测方位角30°，研究探测天顶角对红外成像性质的影响。分别取探测天顶角θ 为10°、30°、50°和70°时，获取的热尾流红外图像如图13～图16所示。通过比较发现，当探测天顶角不同时，像平面中的热尾迹的形状不同，并且在像平面中占据的面积逐渐减小。同样地，设θ 为10°、30°、50°、70°时，各组仿真图像中成像域亮度的最大值分别为L max,j (j =1,2,3,4)，W/(m2·sr)。定义无量纲数Φ j 为
比如*ST抚钢近日公告称，重整计划获得法院裁定批准，重整计划主要内容包括出资人权益调整方案、债权分类方案、债权调整及受偿方案等。出资人权益调整方案为：以公司A股总股本为基数，按每10股转增不超过5.72股的比例实施资本公积金转增股本，共计转增不超过7.44亿股股票。与此同时，*ST抚钢资金面情况也得到改善。公司11月22日公告称，再次收到东北特钢集团赠予资金人民币2.1亿元。截至目前，公司已经累计收到东北特钢集团赠予资金5.1亿元。
(11)
图 13天顶角 10°时辐射亮度模拟图像
Fig .13 Radiance simulation image at zenith angle 10°
图 14天顶角 30°时辐射亮度模拟图像
Fig .14 Radiance simulation image at zenith angle 30°
图 15天顶角 50°时辐射亮度模拟图像
Fig .15 Radiance simulation image at zenith angle 50°
图 16天顶角 70°时辐射亮度模拟图像
Fig .16 Radiance simulation image at zenith angle 70°
式中：Φ j 代表不同天顶角下红外图像辐射亮度的相对值。根据Φ j 随H T的变化规律作出拟合曲线，如图17所示。可以看出，在探测作用距离固定时，随着探测天顶角的增大，热尾流的红外辐射观测亮度逐渐减小。这是因为探测路径的长度是恒定的，随着天顶角增加，探测器的高度逐渐降低，低层大气分子和气溶胶粒子吸收和散射红外辐射能量的能力更强，大气透过率小，尾流和海洋背景的红外辐射能量在大气中强烈地衰减，因此探测器捕获的能量随着天顶角的增加而逐渐减小。
图 17热尾流辐射亮度与天顶角的关系
Fig .17Relationship between radiance of thermal wake and zenith angle
P点在基准坐标系下的坐标为
(12)
式中：255×G noise(i ,j )为添加的噪声信号在该成像单元点处的灰度值。以高斯噪声为例，设A m×n ，B m×n 为2个随机矩阵，其值在0～1之间均匀分布，A [i ,j ]=a ij ，B [i ,j ]=b ij ，则G noise(i ,j )计算如下：
G noise(i ,j )=
(13)
取std =0.2，av =0，最终得到添加噪声后，3 μm～5 μm波段红外建模仿真图像如图18和图19所示。由图18和图19可以看出，考虑噪声时红外图像带有随机亮点，热尾流和海洋背景之间的连接边缘模糊，对比度降低。这是因为尾流区域的辐射亮度大于背景海面区域，相应的成像单元的灰度值高，由噪声产生的随机亮点增加了部分成像单元的灰度值，导致尾迹区域的清晰度减小。
监理方面的因素。主要有未踏实地将建设单位的意图转告给承包单位，审签不仔细或未做好设计图纸审核工作，未督促施工单位按设计文件施工，未协助组织好施工，未将承包单位的意志转告给建设单位，未根据各个施工阶段的特点合理地配备人员监理等。
图 18方位角 0°时辐射亮度模拟图像
Fig .18 Radiance simulation image at azimuth angle 0°
图 19方位角 30°时辐射亮度模拟图像
Fig .19 Radiance simulation image at azimuth 30°
应用高斯滤波对图像进行平滑处理，可以较好地减小这种噪声的影响，从而得到信噪比较高的图像，但同时也会明显降低锐度，影响图像质量。概括地讲，高斯滤波就是对整幅图像进行加权平均的过程，每一个像素点的值，都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到。采用高斯滤波进行降噪处理后的辐射亮度模拟图像如图20和图21所示。
山东红日化工股份有限公司通过开展质量宣传、业务技能培训、“我为质量提建议”、市场调研、技术比武、管理体系内审等活动，增强全员的质量意识，以进一步提高企业产品质量及整体质量管理水平。图为该公司分析工技术比武现场。
图 20方位角 0°时去噪声后的仿真图像
Fig .20 Denoised simulation image at azimuth angle 0°
图 21方位角 30°时去噪声后的仿真图像
Fig .21 Denoised simulation image at azimuth angle 30°
3 结论
本文建立了热尾流成像仿真系统计算模型，实现了对热尾流目标的红外成像建模仿真，研究了探测高度、探测天顶角和方位角以及噪声对红外成像建模仿真的影响。结果表明：
1) 相同探测条件下，热尾流在8 μm～12 μm波段的辐射能量远远大于3 μm～5 μm波段，探测系统以不同方位角进行探测时，像平面内热尾流呈现出的形态不同，整体呈现“V”字型。
2) 随着探测高度的增加，在成像面元叠加和大气衰减共同作用下热尾流区域的红外辐射观测亮度逐渐减小，并且探测像平面中热尾迹区域的比例逐渐减小。
3) 探测路径长度一定，探测天顶角对热尾流红外成像建模仿真影响作用比较明显。探测天顶角增大，红外成像建模仿真得到的热尾流红外辐射观测亮度减小，并且热尾流在像平面内所占区域逐渐减小。
三是聚焦环保执法强督查。行业监管不到位、行政执法不严格是企业环保违法屡禁不止的重要因素。全市纪检监察机关紧盯环保行政执法这一环节，全面开展“嵌入式”监督。积极采取约谈提醒、谈话函询、挂牌督办等方式，对已经落实的问效果，对正在落实的询进度，对落而不实的查原因，督促相关部门和单位秉公执法、严肃执法，当好生态环境保护的“守门员”“护旗手”和“当家人”。同时，注重用好信息化手段，在大丰区试点建设执法监管平台，整合建立行政执法、属地污染源等数据库，初步实现环保执法信息化监管。
4) 环境噪声和系统噪声使典型工况条件下热尾流与背景海面的对比度和清晰度下降，增加了热尾流探测和识别的难度。
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Infrared imaging simulation of sea surface detection of underwater vehicle thermal wake target
ZHANG Haochun, QU Boyan, JIN Liang, MA Chao
(School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China)
Abstract :Infrared imaging is an important method to detect the thermal wake target on sea surface of underwater vehicles. By utilizing the modeling and simulation method, based on the sea surface temperature distribution characteristics of the wake region, combined with the space coordinate transformation and projection mapping method, the infrared imaging simulation process of the thermal wake target was realized. Under the same detection conditions, the distribution of the radiant energy of the thermal wake with the band, and the variation of the shape of the hot wake in the image plane and the brightness changing law of the infrared radiation under different azimuths and heights were obtained. The effects of noise on the thermal wake under typical working conditions and the contrast and sharpness of the sea surface, as well as the difficulty of detecting and identifying the thermal wake target were demonstrated.The simulation results show that under the same detection conditions, the radiant energy of the thermal wake in the 8 μm～12 μm band is much larger than the 3 μm～5 μm band;when the length of the detection path is constant, with the angle of the detection zenith increasing, the observed brightness of the infrared radiation of the thermal wake decreases, and the area occupied by the thermal wake in the image plane gradually decreases.
Key words :infrared detection; modeling and simulation; radiation brightness; noise
中图分类号: TN215
文献标志码: A
DOI: 10.5768/JAO201940.0401001
文章编号: 1002-2082(2019)04-0525-10
收稿日期： 2019-01-29；修回日期： 2019-04-15
基金项目： 国家自然科学基金(51776050；51536001)
作者简介： 张昊春(1977-)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事工程热物理、激光多物理场、目标红外特性领域的研究。E-mail:zhc5@vip.163.com
标签：红外探测论文; 建模仿真论文; 辐射亮度论文; 噪声论文; 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院论文;