基于实测数据的红外成像系统噪声测量仿真

介绍了红外成像系统的噪声模型、测量方法和基于实测数据的噪声仿真法.通过分析二代红外成像和一代红外系统的不同特性,导出了更适合二代红外成像系统的三维噪声模型.就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,给出了影响噪声分量的原因.结合噪声模型给出了红外成像系统噪声测量方法;最后进行了试验,给出了实验结果,并对模型结合实测数据用于红外图像噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

基于Vega的红外目标成像仿真研究

开展了基于Vega的红外目标成像仿真的研究,分别分析了飞机蒙皮的红外辐射模型、尾喷口的红外辐射模型和飞机尾焰的红外辐射模型,并结合红外辐射模型,详细论述了利用三维视景仿真工具Vega、纹理材质映射工具TMM、大气传输特性计算工具MAT、三维建模工具Creator和开发工具VC++6.0实现红外目标成像仿真的设计流程,给出了红外目标仿真图像,为类似的红外目标成像系统提供了参考。     

红外图像的计算机仿真及仿真软件

根据红外成像理论,提出了红外图像计算机仿真的原理和方法,分析了各种辐射对成像的影响,给出了辐射计算公式及无源场景温度求解方法,说明了场景模型、大气传输模型和材料的物理特性库在红外图像仿真中的作用,介绍了一种红外图像计算机仿真软件,进行了仿真实验并给出了一些仿真图像。     

多波段红外点目标的夜视成像差异分析

通过分析在夜视条件下短波红外、中波红外和长波红外点目标辐射成像机理,明确了多波段红外成像的影响因素,建立了短波红外、中波红外和长波红外图像点目标的形成模型,并对模型进行分析与仿真实验,揭示了多波段红外点目标夜视成像特性差异的形成机理,比较了多波段红外点目标成像的差异,并且通过实验图像的差异特征验证了这些成像特性差异的存在性,最后得出了多波段红外点目标图像的灰度值存在差异,大气传输影响存在差异以及夜光辐射影响存在差异的结论。     

空间目标红外成像特性建模与仿真

基于空间目标成像特性的几何模型,引入了区域分解、网格划分的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标红外光谱特性与成像特性的数学模型,给出了目标在探测器入瞳处及像面上的能量分布计算公式。基于目标和探测器的轨道参数,分析了空间目标的成像条件,给出了成像角度和成像尺度判断的数学依据。以风云一号卫星和伽利略卫星为例,根据目标的结构特性、材料特性、轨道特性等确定输入条件,计算获得了目标在探测器入瞳处的辐射照度及目标红外星等随时间的变化关系,同时获得了目标灰度图像随时间的变化特征。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标红外成像特性的动态模拟。     

星载推扫红外传感器成像仿真技术研究

星载推扫红外传感器成像仿真是空间光学探测系统仿真的关键技术之一。文章介绍了星载推扫红外传感器中对目标成像的一种仿真方法。首先介绍了成像仿真原理和流程;然后推导了传感器成像仿真系统中的坐标变换关系、建立了传感器成像仿真模型;最后进行了仿真实验,合成出了部分目标/背景仿真图像。     

海空背景凝视红外成像系统作用距离研究

针对凝视红外成像探测系统作用距离计算问题,在分析传统作用距离模型的基础上,提出基于图像目标信噪比检测依据的新距离计算模型.该计算模型全面考虑了目标与背景的对比度以及红外图像空间起伏噪声特性,给出了复杂背景限制下红外凝视成像探测系统作用距离计算公式.海空背景下舰载红外凝视成像系统探测距离计算实例表明该计算模型相对于原有计算模型能够更准确解决复杂背景情况下红外成像系统作用距离的估算问题.     

地面目标红外成像仿真系统的设计与实现

设计了融参数化模型输入、数据及图像仿真、结果处理与评价、成像显示与存储于一体,汇计算目标流场、温度场、红外辐射特性等结果为一体的地面目标红外成像仿真系统;利用该系统开展了车载发电机组舱红外特性仿真,并将仿真计算与试验测试结果进行了比对,结果表明仿真方法合理有效,地面目标红外成像仿真系统可应用于类似目标、不同工况、多种背景下的地面军事目标红外成像仿真分析。     

水面舰艇目标及其背景的红外成像仿真模型研究

基于针对红外成像末制导反舰导弹及其环境进行视频信号级动态仿真,以分析研究其干扰/抗干扰性能的需求,建立了水面舰艇目标的红外成像模型,给出了红外探测阵元对应红外目标零距离辐射功率计算流程,还建立了背景(包括天空和海水)的红外成像模型.最后,应用上述模型和计算流程,通过运行相应的仿真软件,从仿真的红外成像器得到了包含目标和背景的视频红外图像.     

基于JRM的战场环境红外图像实时生成

为了满足新一代红外成像目标仿真系统的性能需求,生成逼真的战场环境红外图像供红外成像制导武器进行半实物仿真试验,研究了一种基于JRM的战场环境红外图像生成方法。首先利用3DSMAX建立目标的三维模型,并从导引头视场需求出发,结合目标地区的卫星影像数据与高程数据建立背景区域的三维模型;然后利用JRM的GenesisMC工具、SigSim工具和SenSim工具分别对物理材质特性及目标热源、场景红外特性、传感器特性进行建模;最后使用OSV工具实时渲染生成红外图像。实验结果表明,该方法可满足红外成像目标仿真系统的红外图像实时生成要求,具有灵活性强,效果良好等优点。     

深空双波段红外动态场景仿真与目标分析

为了提高深空中红外探测器探测波段选择的效率以及反映目标真实的在轨状态,文中研究了空间目标动态红外图像的生成技术以及双波段红外图像的仿真。结合从STK获得的空间目标的运行轨迹和姿态数据以及从3DS MAX获得的目标模型数据提出了一种进行空间目标红外成像仿真的方法。首先分析了深空背景中目标的红外辐射特性以及目标在中波和长波两个波段中的辐射特性,为探测器波段参数的选择提供了依据;然后介绍了用节点网络法求解热平衡方程的方法并且简化了求解过程,提高了效率;最后阐述了空间目标红外成像系统的理论模型,实现了空间目标的红外可视化建模与仿真。仿真图像对新型系统的研制和红外图像处理算法的研究有重要的意义。     

基于视轴矢量序列的目标轨迹确认方法

针对椭圆轨道红外监视系统图像畸变大,基于图像配准进行目标轨迹确认误差大的问题,提出基于视轴矢量序列的目标确认分析方法;建立了目标视轴矢量序列的状态转移模型和观测模型,利用GM-PHD(Gaussian mixture probability hypothesis density)滤波器对目标视轴矢量进行滤波实现目标确认...     

周视红外成像搜索系统中的实时目标检测方法

在周视红外成像的预警搜索系统中,大视场下红外图像的背景成分十分复杂;与此同时,高分辨成像使得图像数据量也急剧增加。针对周视成像系统中红外图像的特点,提出了一种基于分块图像加权熵值矩阵的快速目标提取算法:首先根据大视场下红外图像的空间分布特性,对原始图像建立子图像块矩阵;然后提出一种加权熵的特征判别函数,建立子图像块的加权熵值矩阵;最后分析了基于加权熵矩阵自适应阈值选取方法,对背景进行分类并快速提取目标兴趣区。实测数据结果表明:该算法流程是一种适合大视场条件下的有效目标检测算法,且具备良好的工程应用性。     

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.     

弹道导弹目标特性分析及雷达回波模拟

从自由段导弹目标的运动特性出发,对沿椭圆轨道高速运动并伴有进动的弹头雷达回波特性进行分析。建立了导弹的最小能量弹道模型和进动模型,分析了飞行过程中弹头姿态角的变化规律,研究了导弹目标的平动和进动对回波信号的影响,进而引入准静态技术的思想,研究了考虑脉内运动的弹头雷达回波模拟方法,最后给出弹头椭圆轨道、姿态角、回波信号和一维距离像的仿真结果,证明了理论分析的正确性和合理性。     

空间目标红外仿真

本文通过建立空间目标的几何模型,分析了目标的热平衡,计算了目标的热分布以及辐射强度.利用卫星工具包(STK)导出了某在轨卫星的轨道数据,计算了大气对红外辐射的衰减,并仿真了在地基红外探测系统的平台下卫星的红外视景图像.     

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.     

天基平台海云背景下飞机全链路成像特征建模及分析

空中目标具有高速机动、战略突防和远程精确打击等特点,针对这类目标构建广域、高效、精准探测、连续监视技术已成为空中目标探测体系面临的新挑战。基于空中目标的天基光学探测需求,建立了复杂环境要素综合作用飞机尾焰的光学辐射特征模型,形成飞机尾焰-海面/云层背景-环境大气-光学系统-成像探测器等要素耦合的全数字化链路光谱辐射成像特征精确预测模型。基于实测数据推演了飞机尾焰红外多光谱本征辐射。同时,利用FY-2G遥感数据,反演了中国南海某海域海面温度及云顶温度分布,建立了海云背景光谱辐射模型。在此基础上综合考虑了背景辐射、大气路径辐射和大气衰减对飞机尾焰光谱辐射的影响,建立了在光学系统入瞳前目标上行光谱辐射特性模型,结合光学成像系统的衍射效应,探讨了不同谱段、云类型下地球同步轨道红外成像系统对目标的可探测性。研究表明:大气屏蔽波段对目标的探测效能优于宽波段;针对不同的背景选择合理的探测波段有利于目标的高效探测。     

基于改进伽马曲线的星载长波红外焦平面非均匀性校正算法

随着长波红外探测器技术的进步,通过选用宇航级大阵列长波红外探测器,天基红外遥感卫星技术得到快速发展。长波红外探器响应强非线性导致传统的基于线性模型的非均匀性校正算法校正误差大,从而影响卫星在轨使用效能。针对该问题,结合大量实验室数据和卫星在轨数据的统计分析结果,建立了一种新的长波红外探测器非线性响应模型,据此提出了一种基于改进伽马曲线的非均匀性校正算法,以有效克服探测器响应强非线性对校正精度的影响。该算法首先建立基于改进伽马曲线的探测器非线性响应模型,依据此模型对获取图像进行非线性压缩映射,实现探测器响应的线性化,然后利用星载基于定标技术的线性化算法实施非均匀性校正,同时,定标温度点根据所建立模型参数动态更新,最后通过逆非线性化压缩映射还原出实际的非均匀校正后的图像。基于人造黑体和在轨实景红外图像的实验结果表明,该算法有效解决了探测器响应强非线性对校正精度的影响,校正后图像的视觉效果和定量化指标均优于传统的星载非均匀校正算法。