第五章光电信息处理技术成像目标探测与跟踪技术.pptx

第一章、绪论及跟踪系统综述光电制导与跟踪系统是以电视、红外、激光、毫米波等成像设备为手段，利用目标跟踪识别技术获取对方目标运动、状态、形状等信息，然后实施打击的光电技术，是夺取战场信息优势、实施精确打击的重要技术手段。

特点：精确性高效性先进性威慑性非制冷红外探测器热探测器利用红外辐射的热效应引起探测材料的温度变化，进而产生某种可度量的物理量的变化，获得与红外辐射相对应的信号。

一般不需要制冷，可靠性高，且成本较低，但灵敏度不高，响应速度较慢红外搜索跟踪系统是一种被动空中目标搜索跟踪系统，连续旋转的红外扫描头实施搜索，并将空中目标作为点目标成像在探测器阵列上。

电子信号处理系统对红外扫描头获得的信号进行处理，排除飞鸟等形成的虚假目标信号，确定目标的航迹，为防空武器系统提供目标的方位角和俯仰角信息，引导防空武器瞄准和跟踪目标空中目标。

微光夜视系统通过采集目标场景反射的微弱的光线，利用像增强器将其放大数万倍以上，形成明亮的图像，供人观察。

分为微光直视系统（微光夜视仪）和微光电视系统激光武器分类软杀伤激光武器硬杀伤激光武器战略应用的机载激光系统（ABL）射程200km，战术应用的机载激光系统射程20km激光雷达特点：角分辨率、速度分辨率和距离分辨率高，抗干扰能力好，不仅能探测和跟踪目标，获得目标的方位、速度等信息，而且利用激光的相干性，还能获得微波雷达不能得到的其它类型的信息。

航空相机特点：能迅速地获取敌方纵深地区的大范围地面情报。

获取的照片不仅清晰、直观、容易判读，而且其上所包含的信息的容量、质量和可靠性是其他侦察手段无法比拟的类型：分幅相机、缝隙相机和全景相机无人值守地面传感器光电综合侦察系统特点：组件式、功能互补、昼夜全天候工作光电对抗装置激光警戒接收机导弹临近报警装置（红外、紫外、雷达）红外干扰机激光诱饵系统烟幕系统伪装第二章、导弹总体设计2.1导弹武器系统1、有翼导弹是一种以火箭发动机或吸气式发动机为动力，机动飞行所需的法向力依靠升力部件的空气动力提供，装有战斗部的自控飞行器。

光电检测与信息处理技术光电检测与信息处理技术是一种基于光电效应的技术，主要应用于光电传感器和光电器件中。

光电检测技术利用光电器件对光信号的感应和转换，将光信号转化为电信号，再经过信息处理和分析，实现对光信号的检测和测量。

光电检测与信息处理技术在各个领域都有着广泛的应用，包括光通信、光学成像、光电显示、光电测量等。

光电检测技术的关键在于光电器件的选用和设计。

光电器件是将光信号转化为电信号的关键组成部分，常用的光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电导、光电三极管等。

不同的光电器件具有不同的特性和应用范围，选择合适的光电器件对于光电检测技术的性能和应用至关重要。

光电检测技术的应用之一是光通信。

光通信是一种利用光信号传输信息的通信方式，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。

光电检测技术在光通信中起到了至关重要的作用，能够将光信号转化为电信号，并进行解调和调制，实现信号的传输和接收。

光电检测技术的不断发展和创新，使得光通信的速度和可靠性得到了显著提高，为现代通信技术的发展提供了有力支持。

另一个重要的应用领域是光学成像。

光学成像是利用光信号获取目标物体的图像信息的技术，广泛应用于摄影、电视、医学影像等领域。

光电检测技术在光学成像中起到了关键作用，能够将光信号转化为电信号，并通过信号处理和分析，实现图像的采集和处理。

光电检测技术的不断创新和进步，使得光学成像的分辨率和清晰度大幅提高，为图像获取和处理提供了强大支持。

光电检测技术还应用于光电显示和光电测量等领域。

光电显示技术是利用光电器件将电信号转化为光信号，实现图像和文字的显示和表达。

光电测量技术是利用光电器件对光信号进行测量和分析，实现对光学特性和参数的测量。

光电检测技术在这些领域的应用，不仅提高了显示和测量的准确性和可靠性，同时也扩展了光电技术的应用范围和领域。

光电检测与信息处理技术的发展离不开科学研究和工程实践的支持。

科学研究的目标是在充分理解光电效应的基础上，探索新的光电器件和光电技术，并提出新的理论模型和方法。

军事目标探测与跟踪技术的研究与应用第一部分：引言军事目标探测和跟踪一直是战争中的重要环节。

在今天的现代战争中，军事目标探测和跟踪技术的重要性更加凸显。

探测技术可以在广阔的战场上快速发现隐藏在某个角落的敌人，从而使军队更好地掌握战场的局势；而跟踪技术可以让作战部队更加精准地打击敌人，从而达到更高的作战效果。

本文将对当前军事目标探测和跟踪技术的研究和应用进行综述，并对未来的发展方向进行展望。

第二部分：传统的军事目标探测和跟踪技术2.1 传统的探测技术传统的探测技术主要包括雷达、红外、光学和声纳等。

其中，雷达技术是最为常见的探测技术之一，在战场上广泛应用。

雷达技术依靠电磁波通过反弹回来的信号来探测目标，可以实现扫描、跟踪、定位等多种功能。

红外技术则是利用能够感知物体“热辐射”的设备来探测目标，可以对远程目标实现精准探测。

光学技术则是利用光学成像原理来探测目标，对远程目标的探测效果较差。

声纳则是利用水中的声波信号来探测水下目标。

2.2 传统的跟踪技术传统的跟踪技术主要包括焦平面阵列（FPA）和制导系统。

焦平面阵列技术是将摄像机焦点处所有点的信号采集到焦平面上，然后进行处理得到图像，可以实现对目标的追踪和定位。

制导系统则是将导弹制导到目标处进行精确打击，能够实现对目标的精确跟踪和打击。

第三部分：新型军事目标探测和跟踪技术3.1 高光谱成像技术高光谱成像技术是利用分光仪采集对目标的不同波长反射的信息，从而提高目标探测的精度。

该技术能够识别目标的性质、制作地图和探测地下设施等。

3.2 激光雷达技术激光雷达技术是将激光束照射到目标表面，然后接收反射回来的信号来探测目标。

与传统雷达技术相比，激光雷达技术具有更高的探测精度和目标分辨率，并且对目标的材质、形状有较好的识别能力，能够实现对地形、建筑和车辆等的探测和跟踪。

3.3 机器视觉技术机器视觉技术是通过计算机技术和图像处理技术对图像进行处理来获取目标信息。

机器视觉技术具有快速、自动、精确探测和识别目标的能力，能够在战场上发挥重要作用。

第一章、绪论及跟踪系统综述光电制导与跟踪系统是以电视、红外、激光、毫米波等成像设备为手段，利用目标跟踪识别技术获取对方目标运动、状态、形状等信息，然后实施打击的光电技术，是夺取战场信息优势、实施精确打击的重要技术手段。

特点：精确性高效性先进性威慑性非制冷红外探测器热探测器利用红外辐射的热效应引起探测材料的温度变化，进而产生某种可度量的物理量的变化，获得与红外辐射相对应的信号。

一般不需要制冷，可靠性高，且成本较低，但灵敏度不高，响应速度较慢红外搜索跟踪系统是一种被动空中目标搜索跟踪系统，连续旋转的红外扫描头实施搜索，并将空中目标作为点目标成像在探测器阵列上。

电子信号处理系统对红外扫描头获得的信号进行处理，排除飞鸟等形成的虚假目标信号，确定目标的航迹，为防空武器系统提供目标的方位角和俯仰角信息，引导防空武器瞄准和跟踪目标空中目标。

微光夜视系统通过采集目标场景反射的微弱的光线，利用像增强器将其放大数万倍以上，形成明亮的图像，供人观察。

分为微光直视系统（微光夜视仪）和微光电视系统激光武器分类软杀伤激光武器硬杀伤激光武器战略应用的机载激光系统（ABL）射程200km，战术应用的机载激光系统射程20km激光雷达特点：角分辨率、速度分辨率和距离分辨率高，抗干扰能力好，不仅能探测和跟踪目标，获得目标的方位、速度等信息，而且利用激光的相干性，还能获得微波雷达不能得到的其它类型的信息。

航空相机特点：能迅速地获取敌方纵深地区的大范围地面情报。

获取的照片不仅清晰、直观、容易判读，而且其上所包含的信息的容量、质量和可靠性是其他侦察手段无法比拟的类型：分幅相机、缝隙相机和全景相机无人值守地面传感器光电综合侦察系统特点：组件式、功能互补、昼夜全天候工作光电对抗装置激光警戒接收机导弹临近报警装置（红外、紫外、雷达）红外干扰机激光诱饵系统烟幕系统伪装第二章、导弹总体设计2.1导弹武器系统1、有翼导弹是一种以火箭发动机或吸气式发动机为动力，机动飞行所需的法向力依靠升力部件的空气动力提供，装有战斗部的自控飞行器。

《光电探测技术》课程标准课程代码：学时：36 学分：2一、课程的地位与任务《光电探测技术》课程是光电制造与应用技术专业（五年一贯制）开设的一门2学分的专业拓展课程，针对光机电一体化设备中涉及的光检测和控制技术，讲述光的度量、光电检测器件工作原理及特性、光电导探测器、结型光电探测器、光电成像器件、光纤传感检测、光电信号检测电路。

通过本课程的学习，使学生掌握光机电一体化设备的测量与自动化技术及其应用等知识，开拓学生思维。

二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容光的度量、光电检测器件工作原理及特性、光电导探测器、结型光电探测器、光电成像器件、光纤传感检测、光电信号检测电路，基本光电元器件检测、识别、焊接、装配。

第1章光的度量1.1辐射度量1.2光度的基本物理量1.3光度量基本定律1.4照度计与亮度计第2章光电检测器件工作原理及特性2.1光电检测器件的物理基础2.2光电检测器件的特性参数2.3光电导探测器及应用3.1光电导探测器的工作原理3.2光敏电阻的结构及分类3.3光敏电阻的特性3.4光敏电阻的应用习题3.5结型光电探测器及应用1.1结型半导体光伏效应1.2光电池1.3光电二极管1.4光电三极管1.5光电开关与光电耦合器1.6光电位置探测器第5章光电成像器件及应用5.1ccd图像传感器5.2CmOS图像传感器第6章光纤传感检测技术及应用6.1光纤传感器的基础6.2光纤的光波调制技术6.3光纤传感器实例第7章光电信号检测电路6.1光电检测电路的设计要求6.2光电信号输入电路的静态计算6.3光电信号检测电路的动态计算6.4前置放大器7.5滤波器7.6光电信号主放大器8.学时分配1.本课程注重学生对光电检测器件的应用能力培养;2.采取理论教学和实验相结合的方式以增强课程学习的理实性；四、课程的实践环节安排实验一光敏电阻的应用实验二光电二极管的应用实验三光电位置探测器的应用实验四光纤传感器的应用实验五光电检测电路的单元电路设计五、推荐教材和主要参考书《光电探测技术与应用》作者：黄焰、肖彬、孙冬丽，华中科技大学出版社，出版时间：2016年六、考核方式及标准平时考核成绩占60%（出勤+作业+其它），期末考试（开卷）占40%。

光电信息科学与工程是一门广泛应用的跨学科领域，涉及光学、电子学、计算机科学等多个学科的知识和技术。

光电信息科学与工程的发展与进步，离不开光电探测与传感技术的支撑与推动。

光电探测与传感技术是指利用光电器件和技术，对光信号进行探测、检测和传感的一门技术，是光电信息科学与工程的重要组成部分。

一、光电探测与传感技术的基本原理光电探测与传感技术的基本原理是利用光电器件对光信号进行探测和传感。

光电器件主要包括光电二极管、光电倍增管、光电探测器、光电传感器等，其工作原理是利用光的电磁波特性，将光信号转换为电信号或其他形式的信号输出。

光电探测与传感技术通过光电器件对光信号的探测和传感，可以实现光信号的检测、测量和分析，广泛应用于通信、遥感、生物医学、环境监测等领域。

二、光电探测与传感技术的应用领域光电探测与传感技术在各个领域有着广泛的应用，具有重要的意义和作用。

在通信领域，光电探测与传感技术可以实现光通信系统中的光信号的检测和接收，提高通信的传输效率和质量。

在遥感领域，光电探测与传感技术可以实现对地球表面的光信号的探测和测量，用于地球观测、资源调查和环境监测。

在生物医学领域，光电探测与传感技术可以实现对生物组织和细胞的光信号的探测和分析，用于医学影像学、生物检测和诊断。

在环境监测领域，光电探测与传感技术可以实现对大气、水体和土壤中的光信号的检测和监测，用于环境监测和预警。

光电探测与传感技术在这些领域的应用，为社会生产和生活提供了重要的支撑和服务。

三、光电探测与传感技术的发展趋势随着科学技术的不断进步和应用需求的不断增长，光电探测与传感技术也在不断发展和完善。

光电探测与传感技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 多功能化：光电探测与传感技术将更多的功能集成到光电器件中，实现多功能化的光电探测与传感技术设备，满足不同应用领域的需求。

2. 高灵敏度：光电探测与传感技术将不断提高光电器件的灵敏度和分辨率，实现对微弱光信号的高效探测和传感。

光电检测技术第一章：信息技术主要包括：1.电子信息技术、2.光学信息技术、3.光电信息技术。

图1-2光电系统框图图1-2中，光源产生的光是信息传递的媒介。

某光源与照明用光学系统一起获得测量所需的光载波，如点照明、平行光照明等。

某光学变换：光载波与被测对象相互作用而将被测量载荷到光载波上。

某光学变换是用各种调制方法来实现的。

某光信息：光学变换后的光载波上载荷的各种被测信息。

某光电转换：光信息经光电器件实现由光向电的信息转换。

某电信息处理：解调、滤波、整形、判向、细分，或计算机处理等。

光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。

某光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，如平面镜、光狭缝、光楔、透镜、角锥棱镜、偏振器、波片、码盘、光栅、调制器、光成像系统、光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等）。

某光电转换是用各种光电变换器件来完成的，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。

第二章：2.人眼对光的视觉效能也称为视见函数。

人眼的视网膜上布满了大量的感官细胞：杆状细胞和锥状细胞。

某杆状细胞灵敏度高，能感受微弱光刺激。

某锥状细胞感光灵敏度低，但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。

3.光度学中，为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数V(λ)，称为“视见函数”（“光谱光视效能”）。

在明视情况，即光亮度大于3cd/m2时，人眼的敏感波长λ＝555nm 的视见函数（光谱光视效率）规定为1，即V(555)＝1。

4..照度(EV)：照度是投射到单位面积上的光通量，或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。

若辐射光通量为dΦV，接收面元的面积是dA，那么照度EV=dΦV/dA，单位为勒克斯l某=lm·m-2。

5.光通量Φv：光通量又称为光功率，单位：流明［lm］。

光通量是按人眼视觉强度来度量的辐射量。

与电磁辐射的辐射通量Φe相对应。

光通量与辐射通量之间的关系可以用下式表示：0.78VKme()V()dV(λ)是视见函数；0.38Km是光功当量，它表示人眼在明视条件下，在波长为555nm时，光辐射所产生的光感觉效能，按照国际温标IPTS-68理论计算值Km=680(lm/W)。

基于光电信息技术的无人机目标检测与跟踪无人机目标检测与跟踪是无人机应用领域中的重要研究方向之一。

基于光电信息技术的无人机目标检测与跟踪技术，通过光电传感器采集目标的图像信息，并利用图像处理算法对目标进行特征提取、目标检测和目标跟踪，实现对目标的精确定位和追踪。

本文将介绍基于光电信息技术的无人机目标检测与跟踪的基本原理、关键技术和应用前景。

无人机目标检测与跟踪是无人机自主导航和目标监测的关键技术之一。

在无人机进行任务执行的过程中，能够准确地检测和跟踪目标，对无人机的智能决策和控制起到至关重要的作用。

同时，无人机目标检测与跟踪技术也在军事侦察、安防监控、灾害救援等领域具有广阔的应用前景。

在基于光电信息技术的无人机目标检测与跟踪中，光电传感器是关键的硬件设备。

通过光电传感器可以获取目标的图像信息，包括目标的外形、纹理、颜色等特征。

利用图像处理算法对目标的图像信息进行提取、分析和处理，从而实现目标的检测与跟踪。

目标检测算法包括传统的特征提取算法、模板匹配算法和基于深度学习的卷积神经网络算法等。

目标跟踪算法包括基于特征点匹配的算法、基于卡尔曼滤波的算法和基于深度学习的目标跟踪算法等。

目标检测是无人机目标检测与跟踪的第一步，其主要任务是在图像中确定目标的位置和区域。

传统的特征提取算法通过提取目标的纹理特征、颜色特征和边界特征等来进行目标检测。

但传统的特征提取算法存在对图像质量和光照条件敏感、计算复杂度高的问题。

基于深度学习的目标检测算法通过训练深度卷积神经网络来实现目标检测，在目标检测的准确率和鲁棒性方面取得了很大的突破。

目前，基于深度学习的目标检测算法已经成为无人机目标检测的主流算法。

目标跟踪是无人机目标检测与跟踪的关键环节，其主要任务是在目标被检测到后，对目标进行连续跟踪。

传统的目标跟踪算法主要基于特征点匹配或者目标的运动模型进行跟踪。

特征点匹配算法通过提取目标图像中的特征点，并通过特征点的匹配来实现目标的跟踪。

光电信息科学与工程在军事技术中的应用与研究光电信息科学与工程是一门涉及光学、电子学和通信技术的交叉学科，其广泛应用于军事技术领域。

本文将探讨光电信息科学与工程在军事技术中的应用与研究，包括军事情报、目标探测与跟踪、通信与导航等方面。

1. 军事情报的获取与处理军队作战离不开准确和及时的情报获取，而光电信息科学与工程在此方面发挥着重要的作用。

通过使用光学传感器、红外成像技术和激光雷达等设备，可以实时获取敌方的情报信息。

同时，光电信息处理技术的快速发展也为军事情报的处理和分析提供了更多可能。

2. 目标探测与跟踪光电信息科学与工程在目标探测与跟踪领域的应用也日益广泛。

通过使用红外线探测器和摄像机等设备，可以准确地侦测和跟踪敌方目标。

此外，光电信息技术还可以用于目标识别和目标定位，为军事行动提供更精确的指导。

3. 通信与导航光电信息科学与工程在军事通信与导航方面也发挥着重要的作用。

光纤通信技术可以实现大容量、高速的数据传输，为军队内部的信息交流提供高效可靠的手段。

同时，应用于军事导航的光电信息设备可以实现精确的定位和导引，提高军队的战场作战能力。

4. 光电火控技术光电火控技术是光电信息科学与工程在军事技术中的重要应用领域之一。

光电火控系统通过使用光学传感器、激光测距仪和图像处理技术等，可以提高武器系统的射击精度和敏捷性。

例如，光电瞄准具可以准确地锁定目标并进行打击，光电导引制导系统可以实现精确的导弹制导，极大地提高了军事打击的效果。

5. 光电侦察与监视光电信息科学与工程还可以应用于军事侦察和监视领域。

通过使用红外成像和激光测距技术，可以实时监视敌方动态，并及时报告情报。

同时，光电信息系统还可以实现对特定区域的侦察，为军事行动提供重要支持。

总结：光电信息科学与工程在军事技术中的应用与研究已取得了显著的成果。

其在军事情报、目标探测与跟踪、通信与导航以及光电火控技术等方面的应用，不仅提高了军队的作战能力，同时也为军事技术的发展带来了新的机遇与挑战。