云的红外图像生成研究

红外成像仿真的关键环节在于红外图像的生成,云的红外图像生成是重要的研究内容,具有重大的军事意义。基于分形技术提出了云的红外图像生成的技术方法,综合考虑云红外辐射的各个因素,建立了较为完善的云的红外辐射模型,基于光学厚度计算出云的辐射亮度。建立分形高度到云光学厚度、云的辐射亮度到图像灰度的两个映射,利用分形技术实现云红外图像生成。经过与实测数据和实拍图像比较,云的红外图像生成方法可行。     

应用Vega模块的红外成像系统仿真建模方法

利用计算机仿真生成逼真、实时的红外导引头视场图像对于红外成像制导仿真具有重要的应用价值.根据红外成像理论和仿真建模特点,列举了以飞机为目标的实时图像生成系统中仿真建模的关键技术;从目标3D建模、飞机尾焰建模、目标和背景辐射建模和大气传输等几个方面阐述了红外成像建模的特点和需求;提出了应用Vega软件专用模块进行红外辐射特性建模的方法;最后给出了利用Sensor Vision模块生成红外图像的过程.目前,该方法已成功运用于某型红外目标模拟器的设计中.     

粗糙海面的红外辐射计算

为了研究海面的红外辐射特性,提出了基于二维反射率的粗糙海面红外辐射计算方法。综合考虑海面红外辐射的各个因素,建立了海面的红外辐射模型,全面考虑风速、风向、遮蔽效应等各种影响,推导出粗糙海面的二维反射率计算方法,并进而计算出海面的红外辐射亮度。利用该计算方法,有效计算了中波和长波海面的红外辐射亮度,相比于经验公式计算方法,计算结果与实测数据有较好的一致性,该计算模型可以为海面背景的红外特性分析、探测及仿真提供参考数据。     

基于OpenGL的舰船目标红外图像生成

文中基于OpenGL对舰船目标进行红外热像模拟，根据红外物理和传热学知识。综合考虑面元之间辐射、传导、对流以及面元与周围大气、海面、太阳之间的辐射、对流，建立较为完善的舰船目标红外物理模型，计算出舰船各部分的温度分布及辐射亮度分布。根据辐射亮度量化为灰度信息，经过建模、视点变换、环境设置等一系列处理并渲染输出红外图像，并利用双缓存技术实现动态红外图像的生成。     

飞机目标红外特性计算与图像仿真

飞机高空高速飞行条件下,红外图像的获取通常较为耗时、费用昂贵,且受不同成像条件的影响严重。为解决这类问题,从分析飞机目标红外辐射特性出发,提出飞机蒙皮、尾喷口及尾焰在不同波段、不同角度下的红外特性计算方法,建立一种飞机红外成像仿真模型。以面向对象技术设计仿真对象、类和人机接口,通过VC软件平台编程生成动态红外图像。在红外制导和火力控制中,仿真图像对目标检测和跟踪研究具有一定参考价值。     

面源红外诱饵的计算机图像生成研究

面源红外诱饵已经发展成为对抗红外成像制导导弹的一种有效手段,通过红外景象生成方式模拟逼真的动态干扰场景来进行半实物仿真试验是检验、评估红外成像制导导弹抗干扰性能的重要途径。以红外景象生成图像的分析为基础,首先建立了面源红外诱饵与来袭导弹之间的距离模型,然后依据相互距离的变化研究了干扰图像的面积变化模型、位置变化模型和亮度变化模型。最后按照仿真流程进行了面源红外诱饵的图像生成,并对干扰图像的面积、位置和亮度变化进行了仿真分析。结果表明,模拟生成的干扰图像较逼真地再现了实战干扰场景。     

飞行器的红外辐射建模与黑体模拟

针对在给定飞行状态下不能实时计算飞行器红外辐射的问题,提出了基于红外辐射理论、空气动力学及发动机的工作原理建立飞行器红外辐射强度的理论计算模型,主要包括蒙皮辐射及其反射和排气系统辐射两大部分。该模型在已知飞行高度、速度及加力情况下,对飞行器在不同观测角度和不同探测波段的红外辐射量进行了仿真计算。仿真结果表明,该模型可实时计算出飞行器在给定飞行状态下的辐射量,并通过Visual C++控制黑体温度,使其产生与实际飞行情况等量的红外辐射,实现了实验室环境下飞行器不同飞行状态的黑体模拟。     

基于GPU的实时红外场景仿真系统研究

针对红外成像制导武器试验中对仿真图像的分辨率与帧频越来越高的要求,参考国外典型红外场景仿真软件的框架特点,确定了实时红外场景仿真系统应该遵循的设计准则,实现了总体系统架构设计。在OGRE三维图形引擎基础上,开发了基于GPU的实时红外场景仿真软件PRISSE,采用红外辐射方程简化与GPU并行加速等方法优化了实时性。仿真结果表明,利用PRISSE进行复杂场景的红外仿真时,实时性强,图像质量较高。     

复杂地表背景下动目标天基红外探测图像仿真

面向天基红外探测图像仿真需求,基于导弹内外流场的流动控制方程和辐射计算方程构建弹道导弹辐射仿真模型,基于全球地表类型数据库(GlobCover)和随机分形算法构建复杂地表背景辐射仿真模型,基于严密成像几何模型提出星载相机入瞳处场景耦合辐射仿真方法。进一步叠加探测系统成像链路中的光学系统、探测器和信号处理模型,提出一种复杂地表背景下运动目标天基红外探测图像仿真方法。仿真结果表明,利用卫星轨道参数和导弹目标弹道数据,采用该方法可以实现卫星对弹道导弹主动段的连续成像仿真。     

地面红外纹理的动态生成技术研究

为实现红外导引头视景仿真中地面视景的动态生成,提出了一种地面红外纹理的动态生成方法.根据太阳小时辐射量、风速、大气温度、相对湿度和不同材质地面温度的实测数据建立样本集,并基于该样本集建立了几种典型地面材质表面温度场的工程计算模型.仿真工程中,在地面材质区域纹理的基础上,结合温度场工程计算模型和由多谱段图像法生成的纹理掩膜,在着色器中动态生成地面的红外纹理.实验表明,地面温度场模型的预测结果与实测数据吻合较好,生成的地面红外纹理比较逼真,满足三维仿真工程实时性要求.     

空海一体虚拟战场环境构建技术

针对海军空海一体虚拟战场环境仿真平台演练需求,构建了 3 种仿真计算模型,即天空场景仿真模型、海浪场景仿真模型和海面光照模型.利用通用天空标准亮度分布模型,进行亮度计算、颜色空间转换、颜色校正和顶点颜色映射,实现不同经纬度地域、不同时间、不同天气状况下天空动态场景的实时仿真;通过对方向谱进行离散采样,提取单元波振幅、频率、传播方向等参数,构造FFT计算模式快速合成大量单元波实时生成海浪;建立海面光照模型,应用GPU着色技术,将动态天空的变化在海浪场景中得以体现,表达了环境之间的依存性与随动性.仿真效果表明:该技术途径可逼真模拟空海一体战场环境,在工程上具有较强的实用价值.     

白天与夜间地面反射特性的对比研究

从微光图像的成像过程出发,运用光谱积分建立了微光成像系统的统一模型,分析了日光与夜天光的光谱分布,深入讨论了地面光谱反射特性对成像的影响,对白天与夜间地面反射特性造成的日光图像与微光图像的对比度差异进行了对比研究。实验结果与理论分析达到了很好的一致,对微光图像分析和微光图像仿真有指导意义。     

海天背景红外辐射特性研究

在红外波段,背景的辐射特性直接影响红外武器对目标的探测和识别能力,文章就海天背景辐射特性进行了分析和讨论,并用Modtran大气传输模型软件计算了不同天顶角和不同观测高度时海天背景辐射亮度。     

基于图像处理的红外成像设备畸变检测方法

红外制导导弹导引头、无人机光电载荷的核心部件是红外成像设备,红外成像设备能否正常工作决定了导弹和无人机的工作效能;为了避免红外导弹、无人机光电载荷带着故障上天,需要在这些装备上天之前检测红外成像设备是否工作正常,提出基于图像处理的图像畸变检测方法,作为判断红外成像设备工作正常与否的依据;以标准红外成像设备所成图像为标准图像,利用数字图像处理的边缘检测方法得出图像的面积和周长,根据面积和周长得出图像的复杂性参数值;在测试条件不变的情况下,根据罗曼诺夫斯基准则,利用正常设备捕获的图像作为样本,计算分析样本图像的面积和周长,求出图像复杂性参数值,得出红外成像系统测试的评价参数和评价准则,根据评价参数和评价准则判断被测试设备是否存在畸变。     

飞机的红外辐射特征研究

飞机的红外辐射特征研究在军事上有重要意义。通过飞机喷口、尾流和蒙皮三个飞机主要辐射源来计算飞机的红外辐射,分析了飞机的飞行速度和机动飞行状态对飞机红外辐射特征的影响,讨论了影响飞机红外辐射的内外部因素,包括内部发热零件、几何形状与机体辐射等。     

小目标和海天背景红外热像模拟

结合小目标和海天背景本身的特性,建立了一套小目标与背景合成红外热像模拟的物理模型,从而计算得到了一系列小目标与背景的动态红外热像。并且为了模拟经探测器成像后输出的图像,在计算机模拟生成的“目标／背景红外图像”中注入了一种服从高斯分布的噪声。研究结果可以为目标识别等提供模拟的动态红外图像。     

激波层气体热辐射特性的计算

红外成像制导导弹在大气层内超音速飞行时光学头罩外存在激波层,为不均匀的高温气体介质。由其产生的热辐射将降低探测器信噪比,使红外图像发生畸变。为计算激波层红外辐射特性,首先采用Fastran流体分析软件实现球头外部流场的数值模拟,通过逐线计算法细致计算了外部绕流气体辐射特性,并模拟辐射传输过程,进而得到气体与光学头罩交界面上气体向光学头罩的光谱辐射亮度以及积分辐射亮度。     

空间作战视景仿真系统的开发与研究

文中从视景仿真实现方法的角度出发,重点介绍如何运用MultiGen Creator开发作战武器模型、大规模地形,以及利用Vega构建三维虚拟作战演示环境等技术,完成了洲际弹道导弹攻击航母视景的开发.开发和应用结果表明,该系统灵活通用,效果生动,并且比以往直接基于OpenGL图形库开发的视景仿真软件提高了画面逼真度,缩短了开发周期.