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.     

飞机目标红外图像序列双阈值分割方法

针对飞机目标红外图像序列,提出了一种新型双阈值分割方法.它依据实测飞机目标红外图像序列的统计特性,以及目标在上一帧图像中所占比例,确定当前帧图像中两个阈值的取值范围;再利用最大熵准则和遗传算法搜索最佳双阈值.仿真结果表明,这种方法能够实时地分割出飞机目标和作为目标特征点的尾喷管,可用于工作在成像目标跟踪阶段的红外成像制导、红外型自动目标识别(ATR)系统.     

基于Vega的红外成像制导仿真技术研究

描述了利用Vega进行红外成像制导仿真的方法,并针对该方法在红外成像制导仿真过程中的几个关键技术进行了讨论.为了实时仿真的需要,介绍了在场景建模中建立大面积地形模型的方法;利用建立不同细节度目标模型的方法,满足了红外导引头对目标进行探测、识别和辨识的视觉仿真效果;利用重新定义本地观察坐标系的方法,使得屏幕显示与导引头视场图像相一致.考虑到目前国内在红外成像制导仿真方面的研究较少,本课题结合Vega软件进行了仿真,得出了仿真结果.从仿真结果看,该方法取得了较为理想的仿真效果.     

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题,提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理;选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据,提出适合导弹的目标快速识别算法;通过计算红外成像制导末端目标图像,在导引头焦平面上的投影面积的变化情况,分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响,研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求,选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点;搭建红外成像制导仿真场景,对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标,减小红外成像导引头跟踪盲区,实现红外成像制导末端的平稳跟踪。     

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。     

图像末制导导弹寻的仿真分析

建立了图像末制导导弹攻击地面机动目标过程的仿真模型,研究了机动目标在导引头焦平面上的红外图像的运动特性和图像特征,分析了成像导引头性能参数对目标图像特性的影响,可为导引头总体设计和红外目标图像处理算法设计提供参考。     

目标在复杂背景中的红外成像特性研究

结合对目标的红外成像特性研究,重点分析了地面杂散背景的辐射和散射特征、军用飞机的红外辐射特性,最后阐述了在复杂背景条件下防空导弹对目标的红外成像寻的制导原理。     

目标、背景和干扰的视景仿真与红外热图像模拟

文中介绍一种红外图像的仿真方法,通过建模软件CREATER建立目标、背景和红外干扰弹的三维模型,构建一个三维场景.根据运动学和动力学方程,使目标和干扰按照各自的运动模式运动,实时地进行目标、背景和红外干扰弹的可见光视景仿真;分析目标、背景和干扰的红外辐射特性,用红外计算模块计算出传感器路径上大气衰减,将经过大气衰减和传感器化的目标辐射强度量化为灰度图,赋予场景中的三维实体,通过视景仿真软件VEGA模拟生成红外导引头探测到的含背景、红外干扰弹的目标红外热图像的量化灰度图.     

基于组合神经网络的红外场景仿真

目标和背景的红外特性仿真在国防军事上具有重大的意义。文中对车辆、水泥路面、草地、树木和灌木等物体组成的场景的红外特性进行了多次测量，得到了场景的红外特性的训练样本集合．然后运用基于总体平均的组合神经网络，根据最邻近规则采用加权平均法组合各个神经网络的输出结果，最终绘制出场景在不同设定条件下的红外图像。     

点目标反射太阳短波红外辐射特性分析

针对过强的太阳辐射会影响成像质量问题,分析了点目标反射太阳短波红外辐射过程以及目标、地球和太阳之间的几何位置关系,建立了大气层表面的太阳短波红外辐射模型,太阳高度角、太阳方位角和太阳入射角计算模型,以及地面点目标反射太阳短波红外辐射模型,对这些模型进行了仿真试验,揭示了太阳高度角、太阳方位角和太阳入射角随时刻的变化规律,太阳短波红外直射辐射、散射辐射和地面反射辐射随时刻的变化规律,以及点目标反射太阳短波红外辐射随时刻的变化规律,并利用试验图像验证了模型的有效性,为研究短波红外成像等提供参考。     

分子Faraday旋光红外滤波成像技术研究

分子Faraday旋光红外滤波成像器件是一种具有梳状离散透射谱的新型滤波器件。该器件透射光谱由分子能级跃迁决定,因而同时具备高光谱分辨能力及高光学稳定特性。通过顺磁性分子的Faraday旋光效应研究,建立分子Faraday滤波器件的理论模型,并利用量子级联激光光谱技术对滤波器件进行了谱型测试;探讨该技术在红外成像探测系统中的应用,进行基于Faraday旋光红外滤波成像技术的燃烧诊断初步试验,获得了燃烧环境中不受H₂O红外辐射影响的纯NO图像。试验结果表明, Faraday旋光红外滤波成像技术在红外成像遥感探测,尤其是燃烧系统微量成分探测中具有较强的实用性和明显的优越性。     

基于有限体积法的液体火箭发动机燃气红外特性仿真

运用有限体积法对某轨姿控发动机典型工况燃气流场红外辐射特性进行仿真计算。首先通过Fluent软件对发动机典型工况燃气流场进行计算,再利用最新的光谱数据库对主要辐射组分吸收系数进行计算,最后对燃气红外辐射特性进行计算;重点分析不同波长、不同天顶角、不同波段下燃气红外辐射强度分布规律。研究结果表明:所提计算方法可靠,红外特性计算结果准确,有利于掌握液体火箭发动机红外辐射特性计算和分析方法。     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。     

红外制导技术在精确打击武器中的应用

红外制导技术利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻的制导,具有制导精度高、不受无线电干扰影响及可昼夜作战的特点。归纳了红外制导技术的特点,介绍了该技术在国内外发展的历程,对红外制导技术在精确打击武器中应用的几个关键问题和发展趋势进行了分析。结果表明,红外探测器正朝着小型化、高分辨率、高灵敏度化方向发展;随着红外图像与可见光图像的匹配与融合技术以及复合制导技术的发展,工作频段的选择、气动光学效应和成像条件的影响以及如何更好地评价融合效果是目前亟待解决的问题。     

探测巡航导弹的方法概述

对巡航导弹进行预警探测，是拦截巡航导弹的首要条件。分析了巡航导弹的目标特性和红外辐射，建立了红外无源成像探测与传统探测技术相结合的预警探测系统，从而实现远距离预警，提高对目标的发现概率。     

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。     

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。     

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。