地球红外辐射背景成像方法研究

为模拟生成地球红外辐射背景图像, 研究其成像方法。首先将地球表面划分为若干地表区域,考虑大气传输特性、地表类型、地表经纬度及地表海拔高度等因素影响, 根据地表类型, 建立地球表面区域温度模型和红外辐射亮度模型, 然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布。根据红外探测器视角与视点,利用OpenGL 实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示。结果表明, 模拟生成的地球红外背景图像效果逼真, 可用于红外目标识别和仿真应用。     

地球红外辐射背景成像方法研究

为模拟生成地球红外辐射背景图像，研究其成像方法。首先将地球表面划分为若干地表区域，考虑大气传输特性、地表类型、地袁经纬度及地袁海拔高度等因素影响，根据地袁类型，建立地球袁面区域温度模型和红外辐射亮度模型．然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布。根据红外探测器视角与视点．利用OpenGL实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示。结果表明，模拟生成的地球红外背景图像效果逼真，可用于红外目标识别和仿真应用。     

飞机红外辐射计算及图像仿真

针对红外对抗与空战仿真的研究需要,对空中飞机红外图像的生成方法进行研究。从红外探测器的成像机理出发,建立了一种空中飞机红外成像仿真模型。首先分别建立机体与尾焰流场计算域的几何模型,并通过Fluent软件计算得到机体与尾焰的温度场,计算中重点考虑了外部热环境与舱内传热对机体温度场的影响;然后建立视线方程与亮度矩阵,计算探测器每个像素点接收的红外辐射亮度大小,经过灰度量化将辐射亮度值转化成灰度级别;最后通过VC++与OpenGL编程生成了飞机的红外灰度图像,并对比分析了不同波段、不同方位下飞机红外图像及红外辐射强度的差异。研究成果可为红外成像导弹的目标识别研究提供目标源。     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

全球海洋表面红外图像的计算机模拟

首先利用计算传热学计算得到海洋表面温度，然后根据红外辐射成像理论，建立全球海洋表面红外辐射亮度模型，利用海洋表面红外辐射亮度模型的计算结果，采用OpenGL实现了全球海洋表面红外图像的三维实时显示。结果表明，模拟得到的红外图像较真实的反映了全球海洋表面的红外辐射特性，效果逼真，不仅可以用于海洋背景下的目标识别与跟踪，而且还可以用于各种海上红外制导武器的研制，具有重要实际应用价值。     

影响红外目标探测亮度的因素

文中就红外目标探测实验中,目标辐射亮度随作用距离增加而增强的现象提出问题。以红外探测亮度方程为理论基础,利用大气辐射传输软件LOWTRAN,对目标与背景的红外辐射亮度、路径辐射亮度、路径透过率、距离和有效作用面积等影响红外目标探测亮度的各项因素进行了深入的分析。结果表明, 随着作用距离的增加, 背景辐射亮度增加在所有影响探测亮度的因素中占据主导地位,最终使得目标辐射亮度增加。通过文中的分析,合理解释了实验现象,对于设计红外探测系统、跟踪系统的目标提取算法具有十分重要的意义。     

小目标态势下旋翼飞机红外辐射特性表征及其反演方法

目标红外辐射特性的研究对红外探测距离的预测和评估具有重要的意义。分析了基于红外图像的面目标红外辐射特性反演方法用于反演点目标特性时的局限和不足。通过对红外图像上点目标的提取,结合辐射基本理论,推导了目标辐射亮度、像元数和目标整体辐射强度之间的关系,提出了一种针对小目标态势下旋翼飞机的红外辐射特性反演算法,并利用该算法对某型旋翼飞机的红外辐射强度进行了反演计算,得到了不同观测角度下3~5 μm波段红外辐射强度分布。结果表明,该方法可以实现远距离小目标红外辐射强度的反演,对于红外侦察系统的作用距离评估具有一定的意义。     

基于遥感反演的地球红外背景建模

模拟地球红外辐射背景的前提是要获取可靠的全球表面温度。利用卫星遥感数据可以反演得到较精确的地表温度。反演算法采用了应用广泛的分裂窗算法,并将反演结果绘制成了全球表面温度分布图。同时,建立了完整的地球红外辐射亮度模型,考虑不同地域、纬度和季节模式下的大气辐射亮度和大气衰减。通过遥感反演技术与红外辐射建模技术的结合,最终完成了任意波段全球红外辐射背景亮度的计算与图像生成。结果表明:模拟的地球红外辐射图像效果精细,真实反映了地球背景的红外辐射特征,在空间目标的热环境分析,以及空间红外探测与隐身技术的研究等方面具有重要的应用价值。     

一种新的飞机红外图像灰度量化方法

针对飞机红外图像仿真中灰度量化存在的问题,提出一种基于自动低频增益限制的飞机红外图像灰度量化方法。首先分析了飞机红外图像仿真中存在的灰度量化问题,通过研究红外成像导引头处理高动态增益的自动低频增益限制电路原理,提出一种基于自动低频增益限制的红外图像灰度量化方法。以某型飞机的红外图像进行仿真验证,相对于以往的均匀量化方法,本文提出的灰度量化方法,可有效适应飞机高动态范围的红外辐射亮度,生成的红外图像可清晰地反映飞机的高温和低温辐射特征。     

红外诱饵对点目标图像辐射特性干扰分析

当目标在红外成像焦平面上呈现为点目标时,投放红外干扰弹能够有效的实现对红外导弹的干扰.建立了点目标图像辐照度高斯模型和点目标图像红外辐射功率计算模型.在研究红外干扰弹对目标特征长度和红外辐射能量等效中心辐射强度的干扰基础上,分析了红外干扰弹对点目标图像辐射特性的干扰.最后,给出了干扰弹与目标距离、干扰弹辐射强度、面积与点目标图像辐射强度中心功率的关系,得到了红外干扰弹对点目标图像辐射特性干扰图像仿真结果.     

基于Vega的低空红外预警仿真系统

介绍了红外仿真的基本流程,并且基于Vega建立了低空红外预警仿真系统.针对低空红外预警的复杂场景,分别建立了目标和背景的辐射模型;考虑大气对红外辐射的衰减作用,建立了大气的传输模型;根据探测器的成像特性建立了成像系统响应模型.最后给出了仿真流程和仿真结果,并将仿真结果应用到实际预警处理系统中.     

基于Retinex理论和灰度形态学的红外弱小目标增强方法研究

针对红外弱小目标检测的难点,提出了一种将形态学滤波和Retinex相结合的检测方法.首先采用灰度形态学滤波来对红外图像进行预处理,然后运用Retinex理论对背景进行有效抑制,使图像的对比度和信噪比得到有效增强.该算法用弱小目标的红外图像进行了仿真验证.试验结果表明:该算法可有效的检测出弱小目标,具有检测速度快,抗干扰能力强,易于工程实现的优点.     

Method of Calculating the Radiance of Point-Source Target in Infrared Image

In traditional method of obtaining the radiance of target in infrared image, a target is often considered as an extended source. In that way, we only need the atmosphere transmittance, path radiance, and target apparent temperature to calculate the blackbody equivalent temperature of the target. However, in real infrared system imaging process, the target may be so far from the sensor that the target should be taken as a point source. In that case, the traditional data analysis method is not applicable anymore. A new method of calculating the radiance of small target is presented, which is based on the infrared system imaging theory. And the parameter needed to be input in this method is easily obtained. This method is tested by three different imaging systems. They are Thermal Vision AGEMA 900, AGEMA 1000, and Airborne Surveillance Pod Imaging System. The method is programmed into software, IRIDAS (Infrared Radiation Image Data Analysis Software) version 1.0. This software includes infrared imaging system calibration, atmosphere modification calculation, target and background selection and radiance calculation. This method can be used in infrared data anaylsis, infrared system evaluation and testing, target and background characteristics obtaining.     

基于CUDA并行计算的空中目标红外辐射成像计算

建立了一种包含蒙皮和尾焰的空中目标红外辐射成像GPU并行计算方法。采用SLG模型计算尾焰辐射气体的红外特性,采用LOS方法求解尾焰红外辐射传输方程,根据本体与三维尾焰的成像几何关系,采用正向光线追迹方法计算蒙皮辐射成像,采用反向光线追迹方法计算尾焰辐射成像,建立了目标投影算法,并在蒙皮投影计算模块和尾焰辐射计算模块采用CUDA并行提高计算速度,实现了探测器入瞳处目标红外光谱图像的快速计算。结果表明:投影成像算法可准确生成设定条件下的目标图像,目标红外图像辐射分布与温度分布一致,尾焰辐射强度计算结果与实验结果符合较好,CUDA并行算法可有效提高程序的计算效率,当计算量较大时,蒙皮投影模块的计算加速可达百倍以上。     

红外照射条件下目标和背景的亮度融合

从目标和背景亮度对比度的角度出发,构建了红外照射条件下目标和背景的亮度融合模型,得出了亮度融合的条件。针对红外探测中不同组合的目标和背景,探究了红外照射条件下亮度融合的适用对象,并进行了仿真验证。结果发现:通过红外照射的方式实现目标与背景亮度融合的方法,适用于与背景相比具有高发射率的亮目标和低发射率的暗目标,特别地,对于温度与背景相等的目标,实现某波段上与背景亮度融合的辐射照度等于温度为T(T=Tt=Tb)的黑体在该波段上的辐射出射度。最后,通过红外照射系统照射不同组合的目标和背景(亮目标和暗目标),一定程度上实现了中红外波段目标和背景的亮度融合,验证了理论的有效性。     

基于Wishbone-PCI核的红外探测器注入式仿真系统

介绍了一种基于Wishbone-PCI桥核和Spartan-6系列FPGA的红外探测器注入式仿真系统.重点讨论了基于PCI总线的红外图像注入接口卡的设计与实现以及Wishbone-PCI桥核技术.该系统可以代替红外侦察告警设备的头部探测器将红外仿真图像数据注入到红外告警、红外搜索跟踪等设备的实时信息处理箱,用来实现对红外侦察告警设备目标探测与目标跟踪功能的验证与仿真.该注入式仿真系统通过将前期红外侦察告警设备采集的红外图像数据与自定义的目标图像相叠加,注入到实时信息处理箱,因此该注入式仿真系统具有图像数据真实连续的特点,能更加真实地模拟现实的场景,为实时信号处理箱提供真实可靠的数据来源,有利于加快红外侦察告警设备的研发进程,缩短系统开发周期.     

局部和全局特征融合的红外图像显著性检测

为了更好地凸显复杂环境的红外目标特征,提出 一种融合局部和全局特征的红外图像 显著性检测方法。在获取图像超像素的基础上,提取每个区域空间距离加权的邻域对比度特 征,并考虑区域大小和位置的影响,构建局部显著图;然后提取每个区域空间距离加权的全 局灰度特征,构建全局显著图;最后融合局部和全局显著图,实现图像显著性检测。实验结 果 表明,本文方法的显著图结果目标区域一致高亮且边缘清晰,同时背景杂波抑制效果好。无 论 主观评价还是客观指标,本文方法都优于当前流行的图像显著性检测方法。     

反舰导弹长波红外辐射特性研究

本文从舰载红外警戒系统的实际需要出发,针对海空背景下低空来袭反舰导弹目标,深入研究了导弹的红外辐射特征,并建立了其红外辐射的简化模型．通过导弹尾喷管、尾喷焰及蒙皮的气动加热三个主要辐射源计算了某型反舰导弹在长波段(红外警戒系统主要工作波段)的红外辐射强度,并对计算结果进行了相关分析．     

基于过渡区提取的红外运动目标检测

针对复杂动态场景下的红外目标检测问题,提出了一种基于交叉熵的过渡区提取的红外运动目标检测方法。该方法首先使用帧差法和背景差分法相融合的检测方法,对红外图像进行差分处理,然后采用基于交叉熵的过渡区分割算法二值化图像,最后进行形态学滤波,从而检测出完整的红外目标。实验结果表明,该方法目标检测效果比较好,能满足红外运动目标检测的需要。