地面目标红外图像的计算机建模与仿真

地面目标红外图像的计算机建模和仿真有着广泛的应用价值。文中首先分析了影响地面目标红外成像特征的各种环境与内部因素,提出了地面目标三维红外成像模型,在考虑到大气传输对红外成像的影响后,运用计算机图形学理论设计了适用于地面目标红外图像的计算机绘制方法,最后给出了地面车辆红外图像的仿真结果。从实验结果看,该方法模拟效果真实,算法可靠。     

大气层外弹道式目标群红外成像建模与仿真

针对天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的成像仿真问题,建立了有效的目标群红外特性理论模型、天基红外传感器成像模型和成像仿真工作框架.首先,基于诱饵释放过程建立了目标群的弹道运动模型,并分析了阳光与阴影弹道的判断条件,结合弹道目标红外辐射特性计算模型,实现了在不同时刻、不同观测点下的目标群红外辐射特性计算;根据目标群与传感器之间的相对位置关系建立了天基红外传感器观测模型,并分析了传感器对目标群的可观测性,然后结合基于点扩散函数建立的焦平面成像模型,实现了天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的动态成像仿真.最后根据仿真结果,分析了天基红外传感器识别弹道式目标群的难点和并提出了解决途径.     

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。     

目标与场景的红外特性建模与仿真软件的发展

目标与场景的红外特性建模与仿真是红外成像仿真与红外成像系统性能评估的一项关键的支撑技术。近20多年来国外已经系统地建立了对各种目标和背景环境及干扰的红外辐射特性的建模、仿真方法,并开发了多种专用软件和商用软件。综述了国外近年来发展的主要的目标与场景的红外辐射特性建模与仿真软件。     

空中目标反射辐射特性工程算法

仿真试验中,目标辐射特性计算精度影响红外成像设备作用距离的测试精度,反射辐射是目标辐射特性的重要组成部分,针对空中目标的反射辐射特性进行建模并给出了工程计算方法,该方法考虑了空中目标反射天空背景辐射、反射太阳直射辐射、反射地面背景辐射。针对某空中目标进行了理论计算,并与实测数据进行了对比,结果表明该方法精度较高。     

红外目标模拟器CIG系统延时误差分析及补偿

研究红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器延时误差对制导控制系统仿真的结果置信度影响问题,针对目标红外特性模拟要求,分析了目标模拟器的误差影响因素,提出了误差补偿算法。首先基于红外目标模拟原理,分析了影响仿真精度的主要误差源;然后根据红外CIG延时误差产生机理,分析了延时误差对几何分辨率、角度分辨率、动目标横向位置、动目标径向位置的影响;最后推导了红外CIG系统延时误差补偿算法。仿真结果和测试结果表明,本文方法有效补偿了红外CIG系统延时误差,提高了仿真结果精度,为红外成像制导武器系统优化设计提供了依据。     

红外目标仿真的两种热源模型比较与分析

对地面目标红外场景仿真中使用的“点源法”和“面源法”这两种热源模型的计算方法、计算效率和仿真结果进行了比较与分析。仿真使用Wavefront OBJ文件目标造型数据,用C 和OpenGL API实现了两种热源模型红外目标的温度场特性模拟,并绘制了仿真图像。仿真结果具备仿真对象的红外特征并进一步验证了两种热源模型的合理性。     

伴飞式诱饵对抗红外成像导弹数字化研究

伴飞式红外诱饵能否对红外成像空空导弹形成有效的干扰,不仅与诱饵的性能和使用有关,还与目标载机的规避动作有关。以红外凝视焦平面阵列成像导引头目标灰度图像获取、识别和跟踪为主线,采用数字化建模方法研究目标机、伴飞式诱饵、红外成像导弹三位一体复杂系统的运动特性和辐射特性,通过对抗仿真定量分析伴飞式诱饵的使用和目标机的规避动作对成像导弹作战效能的影响,仿真结果能够为干扰红外成像导弹提供对抗方法,为研究其他对抗措施给出了思路。     

强光干扰红外成像系统性能计算与仿真研究

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光(多种面光源和点光源等)等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型。最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法。     

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。     

基于DMD的红外景象投射器灰度调制与同步技术

基于数字微镜（DMD）的红外场景投射器可以被应用于场景仿真系统中。论述了应用于红外仿真系统的DMD显示灰度图像的原理和对应的DMD的工作时序,并且设计了基于TI的0.7XGA芯片组的红外场景投射器。该设计支持外部同步触发,投射图像是灰度级是8位,并且投射图像的帧频大于250Hz。仿真系统中的热像仪和投射器的同步将影响采集的结果,分析了热像仪的积分时间包含、超前和滞后于投射器播放时间对系统采集到的图案灰度产生影响,论证了严格同步在红外仿真系统中的必要性,并通过实验数据进一步证明了分析的结果。     

基于实测图像实时绘制技术的红外烟幕图像仿真

红外烟幕图像仿真是红外成像武器应用领域中的一项重要技术。在典型环境条件下开展了运动目标烟幕红外成像跟踪野外试验。根据某型发烟罐外场试验的实测红外图像和相关数据,针对红外烟幕的自身特点和施放条件的影响,提出了一种可对经典红外烟幕模型进行修正的方法。在视景仿真程序中,利用背景、目标等仿真要素,通过与实测数据对比分析生成了图像库,并使用图像分层实时透明绘制方法实现了对红外烟幕干扰的动态视景仿真。其视景窗口大小为360×240,帧频为40帧/s,可以满足一般成像型红外制导过程的仿真实时性要求。     

基于Vega的场景红外成像仿真研究

红外成像仿真在国防、军事、航空、航天等领域有着极其重要的应用价值。鉴于此,在分析红外成像仿真原理的基础上,提出了一种基于Vega的场景红外成像仿真方法。并详细论述了建立大气传输模型、场景建模及其红外辐射建模的方法。最后利用视景仿真软件Vega进行了红外成像仿真,仿真结果证实了该仿真方法取得了理想的仿真效果,有助于红外成像仿真技术的发展。     

草地的红外纹理建模与真实感绘制方法

纹理是使图像具有视觉真实感的重要因素,红外纹理生成是场景红外成像仿真的重要组成部分,也是真实感场景仿真的迫切需求。以在图像平面直接生成具有真实感的景物红外纹理图像为目标,提出了一种草地的红外纹理建模与真实感绘制方法,从模拟组分温度分布和空间结构形态两方面开展研究。首先,考虑土壤-植被-大气间的热交换过程,建立红外辐射的耦合求解模型;其次,构建各组分的空间分布模式;最后,将已经求解的红外辐射数据映射到图像空间,生成具有真实感的红外纹理图像。对近距离或放大状态下草地红外纹理的视觉效果进行了模拟,理论分析和仿真结果表明:所提出的红外纹理模拟方法具有一定的合理性和有效性。     

红外导引头动态场景仿真技术(英文)

红外导引头硬件测试的重要性促进了目前大量红外动态场景仿真技术的发展,红外动态场景仿真技术包括动态红外仿真器技术与红外场景仿真技术.红外场景发生器主要有电阻阵列、液晶光阀(LCLVS)、激光显示器、激光半导体阵列、红外CRT和数字微镜(DMD)等.DMD对导引头的性能测试可提供较高的性能指标,而该类型的红外场景发生器正在不断发展之中.红外场景生成可分为数据生成与编程阶段.三维目标模型采用Multigen Creator完成,而场景生成采用Vega完成.Vega的SensorVision模块可以提供大气模型参数以及目标纹理材质.     

红外卫星资料的云检测对台风数值模拟的影响

为提高红外卫星资料的利用率,需将更多的资料同化进入数值预报模式初始场,尽量减小云污染的影响。针对大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)卫星资料,用云检测方法识别了云顶高度。在验证该方法的有效性之后,在大范围卫星视场的含云区域中保留所有云顶以上的通道,并将这些通道的亮温数据同化进入数值预报模式初始场,通过对比分析不同方案下台风的模拟路径来评估云检测方法对台风数值模拟的影响。结果表明,该云检测方法的效果较好,检测出的晴空区及云区的分布与实际观测对应,检测得到的高云顶区域与台风云系的对应性较好。将云顶以上的通道亮温加以利用后,红外卫星资料的利用率得到很大提高,数据是原数据量的2.4倍。在台风路径模拟方面,同化云层以上的通道数据后,数据量的增加使路径模拟变得更精确了,与观测值明显接近。     

一种新的三维实时红外尾焰仿真方法

红外尾焰仿真是红外场景仿真的难点之一。采用粒子方法仿真红外尾焰存在二个问题,一是粒子数量庞大,二是很难通过控制粒子实现尾焰的温度场分布。利用尾焰的对称性,提出了一种基于粒子系统的改进算法,将尾焰拆分成横切面与底面二个几何平面,仅在平面内进行粒子填充。同时提出了双层布告板旋转算法,分别旋转粒子与尾焰的切面,使得尾焰能适应不同的观察角度。实验证明,本文算法能大幅度降低粒子数量,提高仿真速度。同时,对粒子的精确控制使得尾焰的温度场分布变得可控,解决了以往基于粒子系统的尾焰仿真温度随机不可控的不足。     

不同大气条件下红外成像效果模拟

红外成像仿真技术是解决实际应用中对红外图像数据源需求的重要途径。大气传输是红外成像的必经环节,对红外图像质量有着重要影响,大气传输效应模拟能提高成像的真实感。同一场景在不同大气条件下红外成像的模拟能为特定的图像分析提供数据。在大气传输理论的基础上,研究了红外成像大气作用效果的模拟方法,通过飞艇平台获得的红外图像作为数据,利用大气辐射传输模型进行大气修正得到地面辐亮度基准图像,在此基础上进行了不同大气模式、温度和水汽含量下的红外图像仿真实验,并对实验结果进行了评价,取得了较为理想的仿真效果,为大气效应模拟提供了一种有效的方法。     

定向干扰激光的红外成像建模与仿真

为有效应对红外成像制导武器,激光定向干扰技术在近年得到重点发展,并有望成为未来红外对抗的主要方式。着眼于对激光干扰条件下红外系统成像特性的研究需求,对机载激光定向干扰从发射、大气传输、光学系统传输以及探测器响应的全链路过程进行了分析建模,构建了激光干扰条件下红外系统成像特性的仿真模型,最后通过试验验证了文中方法和模型在对激光的红外成像灰度等级、成像光斑及灰度分布特性、成像饱和与致盲毁伤效果方面能够有效反映红外成像系统对激光的实际响应特性,并取得与实测试验相近的仿真结果,从而为后续深入研究激光定向干扰效能奠定基础。     

弹道导弹防御动能拦截弹红外成像导引头仿真系统与技术的发展

经过20多年的发展,美国已经建成了动能拦截弹半实物仿真系统(KHILS)、标准-3动能拦截弹头半实物仿真系统和导引头试验系统等各具特色的动能拦截弹红外成像仿真系统,用于动能拦截器半实物仿真和动能拦截器红外导引头设计、试验与评估.综述了这3种动能拦截弹红外成像仿真系统,分别介绍了这3种红外成像仿真系统的发展背景、主要用途、系统结构和特点,并着重阐述了它们的高拟真度目标和背景信号特征模型以及先进的实时三维景象生成系统和高拟真度红外场景投影器的发展情况.