“猫眼”目标探测影响因素及仿真分析

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关于猫咪眼睛的研究报告

关于猫咪眼睛的研究报告研究报告：猫咪眼睛的研究引言：眼睛是猫咪身体重要的器官之一，它不仅帮助猫咪观察周围环境，还能传递信息并与人类进行人际互动。

研究猫咪眼睛的结构和功能，可以为我们进一步了解猫咪的行为和健康提供线索。

本研究旨在探索猫咪眼睛的结构、视力和对光线的适应能力。

方法：通过观察和测量不同种类猫咪的眼睛，使用光学显微镜和电子显微镜对其进行显微结构表征，同时进行视力测试以评估不同种类猫咪的视力水平。

此外，进行实验以观察猫咪对光线的适应能力。

结果：1. 猫咪眼睛的结构通过显微镜观察，发现猫咪眼睛包括眼球、巩膜、虹膜、晶状体、视网膜和瞳孔等部分。

其中，视网膜包含了感光细胞，负责接收和传递光线的信息。

猫咪的瞳孔可根据光照强度进行调节，以更好地适应不同的环境。

2. 猫咪的视力通过视力测试，发现猫咪在较暗的环境中具有更好的视力，能够清晰地辨别静止或移动的物体。

此外，猫咪的暗适应能力也很强，能迅速适应从明亮环境到黑暗环境的转变。

3. 猫咪对光线的适应能力实验中，观察到猫咪在强光照下会收缩瞳孔，以减少光线进入眼睛的量。

而在弱光线下，猫咪的瞳孔会放大，以增加光线进入眼睛的量。

这种自适应性让猫咪能够在不同的光照条件下获得最佳视觉效果。

讨论：研究结果显示，猫咪具有良好的适应能力，其眼睛结构和视觉功能与其狩猎和夜间活动的行为特征相适应。

猫咪对于环境中的细微变化很敏感，其眼睛会随着光照强度的变化而作相应调整。

结论：通过对猫咪眼睛的研究，我们得出以下结论：猫咪眼睛包含多个组成部分，如眼球、巩膜、虹膜、晶状体、视网膜和瞳孔等；猫咪具有较好的视力，尤其在较暗环境中；猫咪具有良好的适应能力，其眼睛能自动调节瞳孔大小以适应不同的光照环境。

这些研究结果不仅有助于我们更好地理解和照顾猫咪的眼睛健康，也为我们深入了解猫咪的行为和特征提供了基础。

然而，仍需进一步探索猫咪眼睛的功能和其它可能的影响因素。

基于猫眼效应的窃视目标检测研究

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为了提高窃视设备检测的正确率，提出一种利用激光主被动图像差分的目标检测方法，即在激光在脉冲间隔采集漫反射探测时采集主动照明图像，图像，利用背景差的方法，实现窃视目标检测，流程图如图 3 所示。步骤 1 ：分别获得漫反射图像和激光主动照射图像各一张，按照背景差的思想，将其二者进行差分。理论上得到的差分图应该只含有目标物体，但在实际中，由于多数物体会反射激光，导致真实的图像里包含大量的噪声。步骤 2 ：阈值分割。由步骤 1 得到的图像包含目标物体和一些噪声，将其二值化，通过阈值分割将它们分离开来。由于“猫眼 ” 目标亮度较高，灰度分布比较均匀，同时利用“背景差 ” 所得到的图因此，该步骤可选像不受外界环境的光强的影响，用固定阈值法进行分割。步骤 3 ：噪声抑制。通过步骤 2 得到的图像依然包含大量噪声，此时为了将目标从大量的噪声提取出来，需要进行噪声抑制处理。各种低通滤波可以有效的去除噪声，但同时也会对目标物体产生影，因此，模板的选择显得十分重要。系统使用模板为 3 × 3 的中值滤波进行处理。步骤 4 ：特征提取：由于窃视光学设备的镜头响
eye effect of photoelectric device，this paper establishes a system of active laser reconnaisAbstract： Based on catsance with CCD，and presents an effective algorithm based on background difference method for detecting peeping device． The proposed algorithm acquires one image when the laser power is on and the other image when the laser power is off in the laser pulse interval． According to the echo intensity，space and shape property difference between peeping device and usual object，the target is detected by using the background difference method． The experimental results show that compared to the method with single frame， in a radius of 5m， the system can effectively and quickly detect peeping target from background，and is not influenced by the scene and light． Through the experiments on 20 different scenes，accuracy of proposed method is 95% ，which is much higher than the method with single frame，and the detection time of each frame is in the range of 0． 015 ～ 0． 021 s，meets the demand of realtime，and the correctness and effectiveness of this system is validated． eye effect； laser active reconnaissance； background difference method Keywords： cat-

基于“猫眼效应”的激光主动侦察系统探测距离分析

ｎｉｓｎｅｓｓｅａｓａｃｙｔｍ．
Ｋｅｗｏｄｓ：ｕｓａｅ；ｃｉｅｙｒｐｅｌｒａｔｖｌｓ
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基于“猫眼”效应探测隐身飞机的系统构想

ｎｇｅｔｄ．Ａｅｍｅｏｓｐｒｐｓｄ，ｗｈｃｅｅｍｉｅｅｄｔｃｎｈｅｈｌｆｒｃｉｅｙｔｅｐｗｅｅｌｃｅｎｗｔｄｉｏｏｅｈｉｈｄｔｒｎｓｔｅｅｔｇｔｒｓｏｄｏｅｅｖｒｂｏｒｈｉｈ
姜海林，邹继伟，聂劲松（子工程学院光电系，徽合肥２０３）电安３０７
摘要：用隐身飞机光学窗口的“ 眼” 利猫效应，采用激光雷达对其有源精确定位的方法，出了系统给构成及定位流程，计算了背景辐射的影响，结果表明此种影响可不予考虑。介绍了由接收机探测闽值确定发射峰值功率闽值的方法，选定了系统工作参数，结果表明，系统可在３Ｓ内将目标精确定位至２ｍｘ此２ｍ
ｔｅｈｌｆｅｓｉｎｐａ【ｖｕ．Ｔｅｗｏｋｎａａｅｅｓｏａｅａａｅｃｏｅｈｅｒｓｌｓｏｗｓｔａｈｒｓｏｄｏｍｉｓｏｅｌａｅｈｒｉｇｐｍｔｒｆｌｓｒｒｄａｈｓｎ．ＴｅｕｔｈｌｒｒｒｔｈｈａｇｔＣｂｏｔｄｐｅｉｅｙｗｉｎａｓｕｆ２ｍ２ｍｔｔｉｔｎｃｆ８ｋｏ５ｍｔｅｔｒｅａｅｌａｅｒｃｓｌｔｉｑａｅｏｘａｅｄｓａｅｏｍｒ２．ｘ２．ａｎｃｈｒｈ５ｍｔｈｉｔｎｅｏ０ｋｔｅｄｓａｃｆ１ｍ、ＴｅｐｅｉｉｎａｅｔｔｅｏａｏｒｑｕｒｍｅｔｏａｅｂｉｄｎｒｄｓｒｃｏｈｒｃｓｏＣｎｍｅｌｔｎｅｉｅｎｆｌｓｒｌｉｇｏｅｔｕｔｎｈｃｉｎｉｔｗａｄｏｔｃｎｏｏｔａｔｉｃａｔｏｒｐａｗｉｄｗｆｓｅｈａｒｒｆ．ｉｌｌＫｅｒｓＣａｙｆｅｔｙｗｏｄ：ｔｅｅｅｆｃ；Ｌａｅａａ；Ｓｅｌｉｃａｔｓｒｒｄｒｔａｔａｒｒｆｈ

“猫眼效应”在激光主动探测中的实现

维普资讯
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测器发射到目标的光斑面积为：
ｕ一ｓ：一Ｊ（）Ａ：Ａ’ 、０／Ｌ，
对于一般的光学系统，以进一步简化为：０可
光
焦
面
所以，猫眼 ” 学系统的焦距越长或离焦量越 “ 光
小，回波发射角越小，光学孔径越大，回波发散角也就
越大。
１３回波功率与目标距离分析．
图１ “ 眼效应 ” 路示意图猫光
孔径Ｄ。
国外从２Ｏ世纪７Ｏ年代初开始研究和发展激光主
Ｄ＝
（ｄ为离焦量）
ｊ’ Ｌｔ
动侦察技术，在已经用于实战。国内亦已开展对现 “ 眼效应 ” 猫研究，目前尚没有制成相关实战系统的但
报道。本文对 “ 眼效应 ” 猫及其应用做了综述，重点讨论 “ 眼效应 ” 猫的模型和物理解释、要理论以及在主主
分析上式可以说明，Ｄ很小，Ｄ＝当即／时，与ＤＤ的值相差不大，这样被光阑遮挡的光线可以忽略不
维普资讯
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“ 眼效应 ’ 激光主动探测中的实现猫 ’ 在
ＴｅＲｅｌａｉｎｏｃｔｙｆｃｉｈａｅｔｅＤｅｅｔｎｈａｉｔｆａ，ｅｅｅｅｔｎｔｅＬｓｒＡｃｖｔｃｏｚｏｆｉｉ

猫眼效应中离焦量对激光回波发散角的影响

猫眼效应中离焦量对激光回波发散角的影响李会;陈青山;李晓英;刘力双【摘要】平行光束或者激光束在光轴方向上照射焦平面成像系统时会产生猫眼效应,焦平面探测器安装的正交性与离焦量直接影响猫眼回波的光学特性,进而影响基于猫眼效应的探测系统的性能.针对猫眼效应中离焦量与后向反射光束发散角之间关系,利用物理光学进行分析,建立理论模型,对焦距为0.18m的焦平面探测成像系统进行数值计算得到:在离焦量为0.16 mm时,发散角最小(0.019 mrad).搭建实验系统,测试离焦量与猫眼回波发散角,测得离焦量在0.15 mm附近存在最小的发散角为0.025 mrad,与计算结果0.019 mrad基本吻合.研究表明:1)负离焦对发散角的影响大于正离焦;2)猫眼回波发散角基本上随着离焦量绝对值的增加而变大,但是变化曲线并不关于零离焦量点对称,而是在某个正离焦处存在一个最小发散角.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】5页(P147-151)【关键词】猫眼效应;离焦量;发散角;焦平面【作者】李会;陈青山;李晓英;刘力双【作者单位】北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京100192;北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京100192;北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京100192;北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TN249平行光束或者激光束在光轴方向上照射焦平面成像系统时，能够产生按原路返回的准直回光,即所谓“猫眼效应”[1]。

通过探测光电设备的光学窗口能够实现对目标的快速准确定位[2]，根据“猫眼”目标的回波功率大约是背景漫反射功率的102～103倍可实现对“猫眼”目标的探测[3]，因此深入分析“猫眼”目标回波发散角具有很高的研究价值[4]。

对于实际光学系统，由于元件加工误差原因，光敏面不一定正好位于焦平面上[5]，甚至为了特殊需要，人为设置一定的离焦量，而且一般的光学系统由于像差等原因的存在，对于轴外入射光而言也往往存在离焦[6]。

基于“猫眼”效应的激光主动成像探测系统性能分析

ｏｐｒｔｎｒｎｅｉｄｄｃｄａｃｒｉｇｔｅｅｐｅｓｎｏｄｕａｉｎｃｎｒｓａｉ．Ｔｅｓｍｕａｉｎｆｒｓｓｅｐｒｆｏａｉａｇｓｅｕｅｃｏｄｎｏｔｘｒｓｉｆｍｏｌｔｏｔｔｔｈｉｌｔｏｙｔｍ－ｅｏｈｏｏａｒｏｏｅ
成像识别方面受到人们的广泛关注。激光主动成像探测是采用激光光源瞬间照明目标所处空间，同时利用高增益成像器件和距离选通技术对目标成像，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在成像器件的选通工作时间内成像。与被动探测方式相比，具有探测性能对背景特性依赖小，成像清晰、比度对与角分辨力高，能同时获取目图像与距离信息等标突出优势，可提高对小、远、暗、隐蔽威胁目标的成像识别能力。但由于大气通道的影响，激光回波强度将发生严重衰减、光束发散和漂移，致使成像器件的
ＰｅｆｒａｃａｙｉｆＬａｅｔｖｍａｉｇＤｅｅｔｏｒｏｍｎｅＡｎｌｓｓｏｓｒＡｃｉｅＩｇｎｔｃｉｎ
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ＺＨＡＮＧ，ＵＮＸｉＳＨｕａｙｎ．ａ

基于APD的“猫眼”目标主动探测系统信噪比分析

的增大会引起“ 眼”目标回波功率变小，而使ＡＤ探测器信噪比减小；猫眼”目标距离和猫进Ｐ “ 激光发散角的增大同样使 “ 眼”目标回波功率变小，猫降低了ＡＤ探测器的信噪比。这为激光Ｐ主动探测系统的设计和性能评价提供了必要的依据。
ａａｙｅ．ｅｈｆｃｓａｅｓｍｕａｅｈｏｇｕｒａｏｕａｉｎＴｅｒｓｌｅｎｔａｅｔａｈｅｅｔｄｎｌｚｄＴｈｎｔｅｅｆｔｒｉｌｔｄｔｒｕｈｎｍｅｉｌｃｍｐｔｔ．ｈｅｕｔｄｍｏｓｒｔｈｔｔｅｒｆｃｅｅｃｏｓｌｐｗｒｏｏｅｆａ“ｃｔｅｅｔｒｅｗｉｔｎａｅａｈｏａｈｆｉｃｅｓｓｗｉｈｃｎｅｕｎｌｅｕｔｉｈｅｒａｅｏａｙ ” ａｇｔｌａｔｕｔｓｔｅｆｃｌｓｉｎｒａｅｈｃｏｓｑｅｔｒｓｌｎｔｅｄｃｅｓｆｌｅｔｙＳＮＲ．ｈＮＲｏＤｗｌａｓｅｒａｅｗｉｈｎｒａｉｇｏｈｉｔｎｅｏｃｔｅｅｔｒｅｎａｅｉｅｇｎＴｅＳｆＡＰｉｌｏｄｃｅｓｔｔｅｉｃｅｓｎｆｔｅｄｓａｃｆ“ ａｙ ” ａｇｔａｄｌｓｒｄｖｒｅｔｌｈ
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基于“猫眼效应”的激光主动探测技术应用研究

基于“猫眼效应”的激光主动探测技术应用研究都元松;董文锋;罗威;黎波涛【摘要】基于“猫眼效应”的激光主动探测技术,是对无人机光电系统实施强激光干扰较为有效的探测和效果评估方法.基于对光学探测系统参数理论分析,建立了因离焦量而引起的回波发散角及回波功率计算模型.从激光发散角、入射角、反射角等方面研究了激光主动探测技术所受影响因素,为判别干扰是否有效,对激光回波探测功率的影响因素进行细化分析,在仿真条件下计算出激光干扰有效的入射角度范围.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2018(048)007【总页数】6页(P844-849)【关键词】主动探测;“猫眼效应”;回波功率;有效入射角度【作者】都元松;董文锋;罗威;黎波涛【作者单位】空军预警学院,湖北武汉430019;空军预警学院,湖北武汉430019;空军预警学院,湖北武汉430019;空军预警学院,湖北武汉430019【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言近年来,无人机研制成果得到突破性进展,并在几次局部战争中大放异彩。

为应对“全球鹰”无人机对我国沿海等重要军事设施光电侦察,采用强激光干扰是应对“全球鹰”无人机光电侦察的有效手段之一,但对远距离激光干扰效果评估并没有找到较为有效的评估方法。

基于“猫眼效应”的激光主动探测技术能够有效提高激光回波功率,而“全球鹰”无人机探测系统的结构符合“猫眼”系统理论,为此我们认为将“猫眼效应”应用于强激光干扰“全球鹰”无人机光电侦察系统的效果评估,是一种较为有效可行的方式方法。

现有的对“猫眼效应”研究大多从激光发射端、大气衰减、目标探测系统光学孔径以及反射端影响出发。

如文献[1]提出的一种利用激光信号检测设备,在外场测量试验点位的激光信号参数,同时在内场建立光电探测器激光损伤阈值库,最后结合光学观瞄设备的光学系统参数来评估强激光的干扰效果；文献[2]分析了强激光在大气传输中产生的折射、吸收、散射和湍流等线性光学效应,以及热晕、受激拉曼散射和大气击穿等非线性光学效应；文献[3]对激光发散角的影响进行了研究；文献[4]从光学角度分析了猫眼镜头在连续激光主动探测下的正、负离焦等效模型；文献[5]分析了倾斜离轴高斯光束通过猫眼光学系统的回波特性。

入射角对“猫眼”目标特性的影响

第４卷第４期１
２１年４月０１
激光与红外
ＬＥＡＳＲ＆ＩＲＡＲＥＮＦＤ
Ｖｏ．１Ｎ．１４．ｏ４Ａｐｌ０１５７（０１０－４００１０－０８２１）４０３－５
・
光电对抗・
标ＬＣＲＳ和主动探测距离的影响进行了数值模拟，果表明：射角和离焦量的增大会引起结入 “ 眼”目标有效照射面积和回波发散角变小，而引起ＬＣ猫进ＲＳ和激光主动探测距离变小。这为激光主动探测系统的设计和性能评价提供了必要的依据。关键词：猫眼” 应；光雷达截面；射角； “ 效激入离焦量；测距离探
摘
要：激光雷达截面（ＲＳ能够综合表征目激光散射特性，ＬＣ）标在激光主动探测系统论证设
计、探测性能估算中有广泛的应用。从ＬＣＲＳ定义出发，建立了正入射与斜入射条件下离焦 “ 眼” 标的ＬＣ模型，猫目ＲＳ得到了正入射与斜入射条件下离焦“ 猫眼”目的探测距离计算公标式，论了目标ＬＣ讨ＲＳ及主动探测距离随入射角和离焦量变化的规律，对入射角和离焦量对目
（．ｅａｍｎｆｐｉｎｌｔｎｃＥｇｎｅｎ，ｒｎｎｅＥｇｅｒｇＣｌｇ，ｈｉｈａｇ５０３Ｃｉ；１ＤｐｒｅｔｔｓａｄＥｅｒｉｎｉｅｒｇＯｄａｃｎｉｅｎｏｅｅＳｉａｕｎ００，ｈｎｔｏＯｃｃｏｉｎｉｌｊｚ０ａ

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董亮，杨智勇
（中国电子科技集团公司光电研究院，天津３０００００）
摘
要：研究了光电成像系统中广泛存在着的“ 猫眼” 效应，针对“ 猫眼” 目标的回反射特性，建立了不同情况下回波强度的数
学模型，并据此模型，借助ＴｒａｃｅＰｒｏ软件对典型目标在不同激光发射距离、不同镜头离焦量、不同入射角度下的“ 猫眼” 效应进行仿真计算分析。结果表明，理论计算和仿真结果一致，因此可以用于指导未来激光主动探测系统设计。关键词： “ 猫眼” 效应；ＴｒａｃｅＰｒｏ仿真；离焦量；入射倾角；探测距离
第３０卷第１期
２０１５年２月
光电技术应用
ＥＬＥＣＴＲＯ．ＯＰＴＩＣＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．１Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１５
・
测试、试验与仿真・
“ 猫眼＂常比漫反射目标的回波强１０２～１０＂倍，这种现象被称为 “ 猫眼” 效应ｆ５－６１。深入分析 “ 猫眼” 回波功率的计算公式及其影响因素具有很高的研
｛ａｎｃｅ，ｌｅｎｓｆｏｃａｌｓｈｉｔｆａｎｄｉｎｃｉｄｅｎｔａｎｇｅｌｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｔ－ｅｙｅｅｆｆｅｃｔｗｉｄｅｌｙｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｅｌｅｃｔｒｏ — ｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｔ —
中图分类号：ＴＮ２１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — １２５５（２０１５）．Ｏ１００７２．０４
ＩｎｌｆｕｅｎｃｅＥｌｅｍｅｎｔａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣａｔ — ｅｙｅＴａｒｇｅｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔ－－ｅｙｅｅｆｆｅｃｔ；ＴｒａｃｅＰｒｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｄｅ－－ｆｏｃｕｓ；ｉｎｃｉｄｅｎｔａｎｇｅｌ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒａｎｇｅ
Ｍｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ＳＯｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｇｕｉｄｅｌａｓｅｒａｃｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．
由于 “ 猫眼” 效应在光电侦察、追踪以及光通信等光电设备中发挥的重要作用，因而其应用引起了广泛的重 “ 。由于光电观瞄设备与其他光电设备所用光学镜头的焦平面具有一定的反射率，根据光路可逆原
理，当其受到激光束辐照时能够产生一个相对较强的
ＤＯＮＧＬｉａｎｇ，ＹＡＮＧＺｈｉ－ｙｏｎｇ
（ＡｃａｄｅｍｙｏｆＯｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＯＥＣＥＴＣ），Ｔｉａｎｊｉｎ３０００００，ＣｈｉｎａＪ
ｒｏ－ｒｅｌｆｅｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅ￣ｙｏｆａｃａｔ — ｅｙｅｔａｒｇｅｔ，ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｃｈｏｗａｖｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄＴｒａｃｅＰｒｏｓｏｔｆｗａｒｅ，ｔｈｅｃａｔ — ｅｙｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｔｙｐｉｃａｌｔａｒｇｅｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｓｅｒｅｍｉｓｓｉｏｎｄｉｓ－