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试论红外偏振成像系统光学设计1. 引言1.1 研究背景红外偏振成像技术是一种重要的光学成像技术，通过探测目标物体在红外波段的偏振特性来实现高分辨率成像。
红外偏振成像技术在军事、安防、医疗、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
目前，随着红外探测器和光学元件制造技术的不断发展和进步，红外偏振成像系统的光学设计越来越受到人们的关注。
在现实世界中，许多目标物体的特征信息都可以通过其在红外波段的偏振特性来进行表征和识别。
不仅可以在日常生活中用于安全检测和犯罪侦查，还可以在医疗领域用于疾病诊断和药物研发。
红外偏振成像技术的发展受到光学设计的限制。
对红外偏振成像系统光学设计进行深入研究和优化具有重要的意义。
通过对红外偏振成像技术的研究和实践，可以更好地理解光学设计原理和流程，进一步提高成像系统的性能和分辨率。
研究红外偏振成像系统的光学设计也可以为相关行业提供更多的创新思路和解决方案，推动该技术在各个领域的广泛应用和发展。
1.2 研究意义红外偏振成像技术在军事、安防、医学和工业领域具有重要的应用价值，可以实现对物体表面的高分辨率成像和材料特性的识别。
红外偏振成像系统的光学设计是整个成像系统中至关重要的一环，直接影响到成像效果和系统性能。
深入研究红外偏振成像系统的光学设计原理和方法具有重要意义。
光学设计是红外偏振成像系统中的关键技术之一，对于提升系统的成像质量和分辨率具有至关重要的作用。
通过合理设计光学系统的光路结构和光学元件的参数，可以有效地优化成像系统的性能，提高成像的清晰度和准确度。
光学设计在红外偏振成像技术的应用中具有广泛的实用性和推广价值。
通过对光学设计原理和流程的深入研究和探讨，可以为工程师和研究人员提供指导和借鉴，帮助他们更好地设计和优化红外偏振成像系统，推动该技术在各个领域的应用和发展。
研究红外偏振成像系统的光学设计具有重要的意义和实用价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨红外偏振成像系统光学设计的原理和方法，以提高系统的成像效果和性能。
第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月hdtaI蜘and L船er E ng i neer i I l g oct．20(}6、，r01．35Suppl e m e nt通用红外测试系统的精度分析李颖文，潘德彬，刘爱东，刘建东，王群，罗艳(华中光电技术研究所，湖北武汉430014)摘要：采用美国PI、Sal l t a B af bam红外和L uI l l i t ron的红外测试设备，进行系统集成，构建成了通用的红外测试系统。
它既能完成1024×1024元以下任意像元数的中波红外和长波红外焦平面阵列性能参数的测试，又能完成中波红外和长波红外热像仪系统级性能参数的测试，具有很好的适用性及技术的先进性。
中波红外热像仪的测试结果N E TD=15．8m K，与cE D I P的结果15．13m耐目差0．67m K。
测试精度为±1．49m K。
长波制冷红外焦平面阵列探测器的测试结果N ET D为26．47m K，与Sof hdi r的结果24．43m耐目差2．04m K，测试精度为±1．63m K。
关键词：红外；焦平面；热像仪；测试；噪声等效温差；精度分析中图分类号：n忆16文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增E-0271-04A ccur acVanal V s i s of uni ve r s al i nf l r ar ed t es t s ys tA C C U r aC y anal ySl S0I U nl V er S a I l nI r a r en eSt SySI emUD e_bi I l，LI U～一dong，U UJi锄一dong，W A N G Q un，LU O Y．觚Y．m g-w en，PA N(H u azl l∞g R e∞ar ch I n s t i m t e o f El cc吣op廿cs，w uh柚，ol i IIa)i nteg眦d t o be aA bs t r act：PI一7700of P I com pa ny，R1限-3000of SB瓜aI l d SV S一2000D of L ul Il i廿on a r euI l i ver s al i nf两．ed t es t s yst e m．I t caI l t es t t he M W and L，W f bc al pl ane a rr ay det ect o r aJl dⅡl e珊a1i m a ger w hos e pi xelm e m a l i m agef is f or m at is1essⅡl al l1024×1024．I t is pr ac t i ca l and has a10t adV ant ages．7I、l l e t es t r e sul t of m e M WN ET D=15．8m K w hi ch is O．67m K l a唱er t haI l t h at of C ED I P(15．13m K)and t he t es t accur acy i s±1．49m K．7nl e t es t r e sul t of t he L W cool ed奴a1pl aI l e aⅡ甜det ect or i s卜订玎D=26．47m K w l l i ch i s2．04m K l arge r t h锄t t l at of S of hdi r (24．43m K)and t he t es t accur acy i s±1．63m K．K ey w O r ds：I I l fr．m甜；F0cal pl锄e ar r ay；，11l e加1al i m a gcr；Tes t；N0i∞equi V a l ent t em pc栩t l l陀di f fer ence；A c cur a cy anal ys eO引言目前红外焦平面阵列组件和热像仪性能评价存在许多难点：像元面阵越来越大，国内最大的探测器面阵达640×480，这要求高速信号的处理能力：红外焦平面阵列组件探测器的热灵敏度越来越高，最高的制冷红外焦平面阵列组件的N E T D达13m K，对应于视频信号的电噪声为0．443m V，这对测试系统提出了很高的电收藕日期：2006-08．3l作者筒介：李颖文(1967．)，男，湖北汉川人，博士，主要从事红外成像与红外测试技术面的研究．272红外与激光工程：光电子器件技术第35卷性能要求，同时也要求有高精度和高稳定度的黑体，黑体的温度精度应该在3I IⅨ以下，需要实验室的环境温度和湿度稳定在较高精度的水平，否则，难以保证黑体的正常工作。
红外光电成像系统MTF测试技术分析卞江;马冬梅;孙鸽;邵晶【摘要】调制传递函数是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标之一.通常MTF的测试方法有狭缝法和刀口法等.详述了倾斜目标靶(斜狭缝和斜刀口)测试MTF的测试原理,并且对该两种方法进行了比对实验.提出一种改进刀口法,将多行数据刃边对齐并排列成一行数据作为刀口扩散函数,能增加采样点数和采样率并提高测试分辨率,进而得到刀口图像,对每行数据先微分得到各行LSF(线扩散函数),再对LSF多行数据构成的新图像按照斜缝法处理过程计算MTF.实验验证表明,该方法数据能够有效地降低在MTF测试过程中的噪声影响,与斜缝法MTF测试结果差值最大不超过7.5％.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】6页(P748-753)【关键词】光电成像系统评价;调制传递函数;过采样技术【作者】卞江;马冬梅;孙鸽;邵晶【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039【正文语种】中文【中图分类】TN205引言调制传递函数 MTF（modulation transfer function）是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标。
在MTF测试中，常用的检测方法有星点法、狭缝法、刀口法、推扫法等。
由于红外波段成像的特点，对测试设备和测试方法的要求很高，测试环节非常复杂。
对于采用面阵CCD作为探测器的红外光电成像系统，由于CCD像元尺寸以及采样间隔的限制，MTF测试往往会受到采样不足的困扰。
为了提高测试采样率，精确获得红外光电成像系统的 MTF，基于倾斜目标靶测试方法——斜狭缝法与斜刀口法，被广泛应用［1-5］。
动态红外成像系统MRTD的测试与分析王晶;纪明;敬鸣;黄维东;潘文卿【摘要】提出一种在正弦运动状态下测试红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)的方法,建立了正弦运动状态下测试靶标灰度对比度变化的数学模型,采用MATLAB软件模拟得到该数学模型曲线,从理论上直观地阐述了在正弦运动下,目标四杆靶灰度对比度的变化趋势,为MRTD的动态测试提供了坚实的理论基础.论文设计并研制了实验平台,采用统计学方法对实验数据进行分析,得到扰动情况下红外热像仪的MRTD值.实验结果表明,提出的方法和实验装置能准确地完成动态MRTD的测试.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)005【总页数】6页(P526-531)【关键词】正弦运动;动态MRTD;扰动;统计方法【作者】王晶;纪明;敬鸣;黄维东;潘文卿【作者单位】西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN2191 引言在热成像系统中，MRTD是综合评价系统温度分辨力和空间分辨力的重要参数，它不仅包括系统特性，也包括观察者的主观因素。
因此，MRTD的测量成为至关重要的任务。
现阶段，MRTD的测试都是在实验室环境下进行的静态测试。
而运动中精确打击目标是对战术武器的基本要求，因此，载体的运动对光电成像系统性能影响成为急需解决的问题，本文主要研究运动状态下红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)测试，详细阐述了测试原理、方法和过程，并给出一定的实验结果，为更全面完整地研究运动状态下光电成像系统的性能打下了基础［1］。
2 测试原理及数学模型理论上红外热像仪MRTD由下式所示［2］:式中，SNRDT为观察者能分辨线条的阈值视觉信噪比;f为目标空间频率;NETD为待测热像系统噪声等效温差为人眼滤波函数;α，β分别为瞬时视场;te为人眼的积分时间;Δfn为噪声等效带宽;τd为驻留时间;fp为帧频。
第37卷，增刊红外与激光工程2008年6月V ol.37SupplementInfrared and Laser EngineeringJun.2008收稿日期：2008-06-03作者简介：宦克为（），男，吉林长春人，硕士，助教，主要从事红外技术及其应用研究。
：@6红外成像系统的性能测试及评价方法研究宦克为，庞博，石晓光，赵青义，石宁宁（长春理工大学理学院，吉林长春130022）摘要：可全天候工作是红外光电系统与生俱来的优势，性能模型是热成像技术的重要环节，它可为系统设计、分析、论证提供理论依据和分析工具。
以一个实际红外光学系统为例，给出了测试SiTF ，NETD ，MTF ，MRTD 的原理和测试设备，并将理论值和测量结果进行比较，得到较好的一致性。
关键词：红外成像系统；性能模型；SiTF ；NETD ；MTF ；MRTD中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0482-05Research on per formance testing and evaluation of infraredimaging systemHUAN Ke-wei,PANG Bo,SHI Xiao-guang,ZHAO Qing-yi,SHI Ning-ning(Coll ege of Science ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022,Chi na)Abstr act:Infrared Optical-Electric Im aging System （IREOIS ）have an inherent advantage that it can work both day and night.Perform ance model is important to infrared im a ging system.It can provide theoretical basis and analytical tools for system design,analysis and verification.T ake a thermal im aging system for example,the m ethods and equipment of testing SiTF,NETD,MTF and MRTD have been given,and the experimental results and theoretical values have been compared,the consistency is well.Key wor ds:Infrared imaging system ;Performance model;SiTF;NETD;MTF;MRTD0引言近年来，随着各种新型的红外成像系统在军事和民用领域的广泛应用，出现了多种红外成像系统性能预测模型。
第37卷，增刊红外与激光工程2008年6月V ol.37SupplementInfrared and Laser EngineeringJun.2008收稿日期：2008-04-10作者简介：李云红（1974-），女，满族，辽宁锦州人，博士生，副教授，主要从事红外热成像技术、红外热像仪的温度测量技术研究。
Email:hitliyunhong@导师简介：孙晓刚（6），男，黑龙江哈尔滨人,博士后，教授，博士生导师，主要从事辐射测温、热物性测试、智能仪表的研究。
x @红外热像系统性能测试研究李云红1,2，孙晓刚1，廉继红2(1.哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001;2.西安工程大学，陕西西安710048）摘要：分析了热像仪参数测试仪的基本结构，介绍了热像仪参数测试仪的发展现况，并对热像仪最小可分辨温差、系统调制传递函数和噪声等效温差等参数的测量方法进行了调研，给出了具体的测试方法。
关键词：红外热像系统；性能参数测试；等效噪声温差；最小可分辨温差；调制传递函数中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0458-05Research on per formance testing of thermal infr ared imaging systemLI Yun-hong 1,2，SUN Xiao-gang 1，LIAN Ji-hong 2（1.Harbin Instit ute of Technology,Harbin 150001,China;2.Xi ’an Polytechni c University,Xi ’an 710048,China ）Abstr act:The basic structure of the parameter instrument is analyzed,and the developing state of the parameter instrument is introduced.Then the control methods of the following parameters are studied,including Minimum Resolved T emperature Difference (MRTD),Modulation Transfer Function （MTF ）and Noise Equivalent Tem perature Difference （NETD ）.Finally the detailed operating procedure is listed.Key wor ds:Thermal infrared im aging system ；Perform ance evaluation ；NETD ；MRTD ；MTF0引言红外成像技术已在军事和民用领域得到了较为广泛的应用，灵敏、精密的红外成像系统对系统性能测试提出了更高的要求，测试技术必须适应红外技术的发展，因此红外成像系统的性能评价与测试变得越来越重要。
工业气体泄漏气云红外成像检测系统的性能评价技术规范1.范围本文件规定了工业气体泄漏气云红外成像检测系统的性能评价技术与系统的总体要求，包括技术的术语和定义、模型等技术要求。
本文件适用于工业气体泄漏气云红外成像检测系统的性能评价。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
所有引用文件及其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GJB2340-95《军用热像仪通用规范》JJG1007--2007《温度计量名词术语及定义》GB/T19870--2018《工业检测型红外热像仪》GB/T27418-2017《测量不确定度评定和表示》GJB9146-2017《非制冷红外焦平面探测器通用规范》3.术语与定义3.1信噪比SIGNAL-NOISE RATIO，SNR是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。
3.2噪声等效温差Noise Equivalent Temperature Difference，NETD红外热成像系统成像质量的一种客观的评价参量，定义为通过热成像系统观察一个低空间频率的圆形或方形靶标时，视频信号信噪比（S/N）为1时，黑体目标与黑体背景之间的温差。
3.3最小可分辨温差Minimum Resolvable Temperature Difference，MRTDMRTD是综合评价热成像系统温度分辨力和空间分辨力的重要参数。
其定义为：对于处于均匀黑体背景中具有某一空间频率的高宽比1比7的四个条带黑体目标的标准条带图案，由观察者在显示屏上作无限长时间的观察。
当目标与背景之间额温差从零逐渐增大到观察者确认能分辨出四个条带的目标图案为止，此时目标与背景之间的温差成为该空间频率下的最小可分辨温差3.4最小可探测温差Minimum Detectable Temperature Difference，MDTDMDTD是综合评价热成像系统温度分辨力和空间分辨力的重要参数。
定义为：当观察者的观察时间不受限制时，在热成像系统显示屏上恰好能分辨出一定尺寸的方形或圆形目标及其所处的位置时，目标与背景之间的温差称为对应目标尺寸的最小可探测温差MDTD。
红外成像系统性能参数测试系统摘要：经过近几十年的发展，红外成像系统经历数次变革，已经由最初的点源和线阵扫描型发展到现在的第三代红外焦平面凝视型系统，目前国外对红外成像系统实验室测试的性能参数多达十六七项。
本文对其最主要的信号传递函数（SITF）、噪声等效温差（NETD）和三维噪声模型、调制传递函数（MTF）、最小可分辨温差（MRTD）五个参数进行研究，阐述了它们的定义、物理意义和测量方法。
关键字：红外成像系统性能参数定义测量方法1 红外成像系统性能参数测试研究的意义基于光电图像的测量，是以图像的获取及其处理为手段，来确定被测对象的诸如空间、时间、温度、速度以及功能等等有关参数或者特性的一种测量方法。
把图像当作检测和传递的手段或载体加以利用，是一种建立在光学成像技术基础上并融入了计算机技术、光电子学数字图像处理技术以及光机电一体化的综合测量技术，其目的在于从图像中提取有用的信号。
由于其具有非接触、高灵敏度和高准确度等特点，在信息科学、生命科学、工农业生产和制造业、航空航天、国防军事、科学研究以及人们的日常生活等领域中得到了广泛应用，是当代先进测试技术之一[1]~[3]。
自然界中凡是温度高于绝对零度的物体，就会一直向外辐射能量。
通过探测并收集这些辐射能，再现物体的辐射起伏，进而显示出物体的特征信息，这样的成像系统就是红外成像系统。
红外成像系统利用景物本身各部分辐射的差异获取被测对象的细节，可以穿透烟、雾、霾以及雪等不利因素以及识别伪装，具有较强的抗干扰和全天时远距离观察目标的能力，这些特点使红外成像系统广泛应用于军事领域。
现代军事应用中，要求红外系统不仅具有高灵敏度、大视场、高空间分辨率、高帧频、适装性好的特点，为了适应恶劣的环境条件，还同时要求具有很好的结构稳定性和温度特性等。
传统的红外光学系统的结构形式有反射式、折射式和折反式，它们共同的特点是结构简单，这往往不能满足现代军用特殊条件下的高质量的成像要求，需要增加辅助器件，就使得结构变得复杂，更加促使了人们开发新型的结构[4]。
世界各国都以巨额投资竞相开展这一领域的研究工作。
经过近几十年的发展，红外成像系统经历数次变革，已经由最初的点源和线阵扫描型发展到现在的第三代红外焦平面（IRFPA）凝视型系统。
同时，红外成像系统的性能测试技术也必须适应红外焦平面成像技术的发展，因此，对红外成像系统的性能评估也变得十分重要。
[5]目前国外对红外成像系统实验室测试的性能参数多达十六七项。
我国在通用规范中确定测试17个参数。
在这些参数中，最主要的性能参数包括信号传递函数（SITF）、噪声等效温差（NETD）和三维噪声模型、调制传递函数（MTF）、最小可分辨温差（MRTD）等。
2红外成像系统性能模型红外成像系统的性能模型大体可分为两大类：静态性能模型和动态性能模型。
[6]红外成像系统性能模型由以下模块组成，图2.1是静态性能模型和动态性能模型框图。
两种性能模型都包括目标与背景模块、大气衰减干扰模块、光学系统模块、传感器模块和电子信号处理模块。
不同的是：静态性能模型由人眼观察完成识别，动态性能模型是由机器视觉来完成自动目标识别。
两模型的基本框架类似。
图2.1红外成像系统性能模型基本框图以约翰逊准则为基础的红外成像系统静态性能模型，仅适用于静态目标的成像性能的预测估计。
它认为目标和背景都是均匀的：目标的特征仅以目标背景的温差和尺寸来表示。
它没有考虑到目标的运动、目标的细节和形状、背景杂波等因素；也没有考虑到图象处理算法和跟踪探测算法对红外系统性能的影响。
因此，不适合红外预警、搜索跟踪、导引头等具有自动目标识别的红外成像系统的评估和预测。
为了适应红外成像系统对复杂背景中的动态目标进行预测和评估，国外开展了动态性能评估模型的研究工作，并取得了较好的成果和应用。
国外对动态性能模型的研究取得了很大的进展，现在已经开发的动态性能模型有：科学应用国际公司开发的红外导引头/传感器动态性能模型(IRS/SDPPM)、瑞士国防科学研究中心发展的通用红外搜索跟踪探测性能模型(OPTSIM)、美国陆军导弹司令部研究开发工程中心开发的红外传感器性能分析模型(ISPAM)和通用导引头仿真模型(GENSS)等。
这些动态性能模型在现场测试中已经得到很好的验证，如探测距离、锁定距离等性能与试验测量的性能结果能够很好的拟合。
虽然动态性能模型的研究取得了一定的成果，但仍有很多地方需要完善：复杂背景杂波的逼真模拟、信号处理技术的模拟、目标辨别算法评估、闭环模拟中跟踪算法对工作平台运动轨迹的影响、提出新的探测准则等等。
动态性能模型为了预测动态性能，必然要模拟各种红外成像系统的实时工作过程，仿真各种复杂的背景及系统各部分的运动状态，这就需要速度极快的计算机处理大量的数据流。
随着红外成像系统性能水平的提高，性能模型也需要不断地改进以适应新一代的热成像系统的性能预测要求。
建立详尽的目标背景统计模型：模拟各种图像处理算法和搜索跟踪算法；干扰效应的模拟；成像系统的载体和目标的机动性建模；完善动态性能模型对红外搜索跟踪系统和导引头性能的闭环预测等，将是未来红外成像系统性能模型发展的重点。
计算机性能水平的提高为动态性能模型更准确更快的预测现场性能提供了可能。
3红外成像系统性能参数3.1信号传递函数(SITF)信号传递函数是对红外成像系统进行客观评价的参数，它不受观察者主观判断差异的影响。
信号传递函数定义为红外成像系统入瞳上的输入信号与其输出信号之间的函数关系，输入信号规定为靶标与其均匀背景之间的温差，输出信号规定为红外系统输出电压。
响应度函数的线性部分(斜率)就是信号传递函数(如图3.1)，必须对它进行测量以计算噪声等效温差[7]。
图3.1描述SITF 的典型响应度函数SITF 的计算公式为：212(,)()()4d e B sys A M T SITF G R T d F Tλλλλλλ∂=∂⎰ (3-1) 其中，G 是系统的增益系数，()R λ是对波长λ的响应度，A d 为探测器面积，F 为F 数，(,)e B M T T λ∂∂为辐射泰勒级数的简化式子，T sys (λ)为系统的光学传递函数。
如果每个系统的光谱响应不同，那么各系统的信号传递函数也有变化。
信号传递函数本身不是一个很好的比较各系统性能的品质系数，因为仅改变线性增益就能使其发生变化。
若标明了信号传递函数，它通常意味着系统工作于最大增益。
交流藕合的扫描系统中，信号在水平方向而不是在垂直方向上藕合，这样在扫描方向上有一个总的电压移动(信号和背景)，而垂直方向上不存在电压移动(图3.2)。
必须测量信号和背景之间的电压差，而不只是测量信号的峰值。
交流藕合扩展了系统的动态范围，因为如果目标充满50%视场，有效电压差(目标和背景之间)与全部有效输出电压相等。
在大面积目标饱和之前小面积目标达到饱和，且小面积目标具有较小的动态范围。
如果饱和或动态范围己定，目标尺寸必须确定。
图3.2观察目标时，交流耦合使输出绝对值发生变化(a) 横穿视场的两条线 (b)两条线的输出电压信号传递函数是响应度曲线线性段的斜率，斜率的最佳估计值由对N 个数据对(,i i V T ∆∆)动作最小二乘方拟合来确定：1112211()()N N Ni i i ii i i N N i i i i N V T V T SITF N T N T =====∆∆-∆∆=∆-∆∑∑∑∑∑ (3-2)在响应度函数中可能存在一个偏置，这个偏置可能因为不能精确地测量背景温度或是目标和其背景之间出射度不同引起的。
在不同的试验室比较测试技术时要注意的正是这个偏置。
除非己知不存在偏置，否则不能仅用一次输入值的测量来精确地确定信号传递函数，偏置可表示为：________offset V V SIFT T =∆-∆ (3-3)式中____1Nii T T N =∆∆=∑ (3-4)____1N ii V V N =∆∆=∑ (3-5)除了增益,对SITF 测试结果会造成的影响的可能因素还有[8]：待测红外成像系统和评估系统的光学透过率较低或其光学系统受到污染；系统非均匀性与噪声没有得到较好的校正；待测红外成像系统探测器阵列存在死像元；测试期间环境温度发生了变化；3.2噪声等效温差(NETD)和三维噪声模型3.2.1噪声等效温差噪声等效温差的标准测试图案如图3.3所示。
一个均匀温度的目标，处于均匀的背景中，假定目标和背景都是黑体。
当系统对这个测试图案进行观察时，则使系统所产生的峰信号电压V s 等于系统的均方根噪声电压V n ，即信噪比等于1时，目标与背景的温差△T 称为系统的噪声等效温差，记为NETD 。
图3.3 NETD 的标准测试图案在实际测量时，为保证测量精度，通常是目标和背景有较大温差，使信号电压Vs 数倍于噪声电压V n ，然后按下式计算：s nT NETD V V ∆= (3-6)上式为NETD 的定义式，下面给出NETD 的一般表达式，NETD 一般表达式推导过程中需假定如下条件：目标和背景都是黑体，它们的发射率相同且都等于1，即T B εε==1；探测器在整个光敏面上的响应度一致；D *与噪声等效温度差中的其它参数无关；目标与系统间的大气透过损失忽略不计，即()1a τλ=；系统工作波段内0()τλ为常数0τ；电子处理电路不产生附加噪声。
则在λ1到λ2范围内NETD 的一般表达式可写为：21122()B p B c NETD M T d T λλλλλ-⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎰ (3-7)其中，F 为光学系统的F 数，n f ∆为噪声等效带宽，n s 为串联元数，A d 为探测器探测面积，0τ为光学系统的光谱透射比，λp 探测器材料所确定的截止波长，M λ为目标的光谱辐射出射度(21W cm m μ--⋅⋅)，T B 为背景辐射的温度，c2为第二辐射常数，c2=14388m K μ⋅。
NETD 作为系统性能的综合量度有一些不足之处：首先，NETD 的测量点是在基准化电路的输出端。
由于从电路输出端到终端图像之间还有其它子系统(如显示器)，因而NETD 并不能表征整个系统的性能。
其次，NETD 反映的是客观信噪比限制的温度分辨率，但人眼对图像的分辨效果与视在信噪比有关。
NETD 没有考虑视觉特性的影响。
最后，NETD 反映的是系统对低频景物(均匀目标)的温度分辨率，不能表征系统用于观测高空间频率景物时的温度分辨性能。
鉴于NETD 存在以上这些缺点，需要采用更完善的性能指标作为红外光电系统综合性能的评价，例如MRTD 。
3.2.2三维噪声模型所用的噪声分析方法采用D ’Agostino 和webb 的噪声分析法。
噪声被分为一个与三维坐标系的时间和空间有关的八个分量集，按这种方式分析噪声的优点是:通过将它降为易管理的分量集，从而简化对复杂现象的理解，并使系统设计者深入地了解硬件和软件中可能引入噪声的因素，对于系统性能建模者来说，该方法简化了复杂噪声因素并入模型公式的过程。
