被动式红外探测器多波段成像的仿真

根据红外成像原理,建立基于Vega的红外仿真系统模型,包括红外场景、红外探测器及大气传输三个模块.首先分析各模块实现原理及方法,研究在不同波段内被动式红外探测器成像的差别.然后介绍Vega平台上红外仿真的设计方法及程序流程图,并实现仿真模型的建立.最后分别得到3～5μM和8～μm波段内红外地面场景的仿真图,并分析不同波段内场景辐射量、大气衰减量及探测器各参数设置对仿真模型中得到的图像亮度的关系.结果表明:被动式红外探测器探测到的辐射量主要由场景自身的温度决定,但是相同条件下在8～μm岬波段内到达探测器的场景辐射量大于在3～5μm波段内到达探测器的场景辐射量.     

海面复杂红外场景仿真系统

针对红外成像反舰导弹导引头视景的仿真问题,建立了海面复杂红外场景计算机仿真生成系统。对于视景的空间参数,首先给出仿真在用于描述空间关系的坐标系的定义以及它们之间的关系,然后分别分析了物体和背景的空间参数解算策略;对于场景的红外特性,从各个物体的红外特性、海面背景红外特性以及大气红外特性三个方面进行讨论。最后,给出整个仿真系统的运行流程。实验表明,该仿真系统能够有效的实现海面复杂场景的仿真,可以用于与红外成像反舰导弹相关的仿真研究中。     

红外图像仿真系统的设计与实现

红外图像的获取方法有试验和仿真等多种。试验获取方法成本较高,过程复杂,提出一种利用仿真手段获取红外图像的方法,容易实现、成本低廉。首先,介绍了虚拟场景的建模方法,利用仿真建模软件MultiGen Creator建立了场景模型库,并进行大气建模和红外材质建模;其次,利用场景驱动软件Vega对所有的模型进行了驱动和渲染,生成可调用的adf文件;最后,开发了人机交互界面,通过VC++与Vega提供的API,设计实现了红外图像仿真系统,可以使场景在可见光和红外波段之间转换,也可以实现场景的实时漫游,还实现了特殊效果展示以及其他仿真功能,运行效果良好。     

动态红外场景仿真的灰度调制成像技术

红外场景仿真是红外成像制导武器设计、研制和生产过程中发现和解决问题的主要手段。文中针对红外场景仿真技术中的调制成像核心问题展开研究,在分析DMD系统灰度调制成像的基础上,借鉴PWM脉宽调制机理实现数字灰度调制技术,建立了DMD红外图像调制成像模型,研制了基于DMD图像灰度调制方法的红外场景仿真技术原理验证样机。验证结果表明,基于DMD灰度调制方式的红外场景仿真技术具备较高灰度等级、小几何畸变、高成像分辨率和对比度的技术特点,较好地满足了实验室内红外场景仿真的需要。     

舰船目标红外视景仿真研究

针对舰船目标红外视景仿真的需求,对红外仿真的流程及关键技术进行了研究;采用Multigen Creator构建了舰船和海洋的三维模型;介绍了Vega中红外仿真模块Sensor Vision和Sensor Works的使用方法,实现了场景各点的红外辐射值的计算和红外传感器噪声的有效模拟。仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的红外图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律。     

凝视红外成像制导系统数学建模与仿真技术

基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义。     

基于Creator和Vega的红外/SAR成像仿真

在此使用Creator软件建立了带纹理的目标三维模型,以及利用Vega的TMM和MAT工具分别对目标纹理和大气环境进行了建模。基于Vega及其扩展模块远红外传感器仿真模块对红外图像进行了仿真;基于Vega及其扩展模块雷达仿真模块对SAR成像进行了仿真。针对同一场景、同一目标的红外/SAR图像融合过程中存在的图像获取问题,提出一种对同一探测目标的半真实半仿真图像获取方法;使用传感器视效模拟模块进行同一时刻、场景和大气条件下的SAR图像和红外图像仿真。使用Cretor和Vega软件生成红外/SAR图像具有周期短、实时性高的特点,可以很好地解决红外/SAR图像获取难的问题,在军事与民用领域中均有广泛的应用。     

红外场景实时生成驱动算法及应用研究

对红外成像半实物仿真系统中红外场景实时生成的驱动算法进行了研究。以红外场景实时生成在红外成像半实物仿真系统中的工程应用为背景,设计了实时仿真过程中红外场景的初始战情场景映射算法、动态战情场景的实时映射算法及场景瞄准点的选择算法,解决了红外场景实时生成在半实物仿真系统中的应用集成问题,并通过多模式的动静态仿真和测试试验对算法进行了验证。     

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。     

基于DMD红外场景仿真系统的研究及应用

系统地介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理、发展及应用。分析了DMD在红外场景仿真应用中所面临的主要技术问题,包括二进制脉宽调制(BPWM)可能产生的短暂假信号、动态范围受微镜衍射的限制、出射光瞳的均匀照射、DMD光学窗的光谱透射以及投影仪与被测导引头同步等。同时基于DMD开发了红外场景仿真原理样机,经测试可在受控的环境下逼真模拟比较复杂的战场环境,并能对红外制导系统的性能进行评估和系统参数优化。该系统可用于红外成像导引头与红外成像火控系统的半实物仿真、光电对抗以及红外成像武器系统的教学训练,并可根据用户的要求研制紫外和可见光场景的仿真系统。     

基于Torque 3D引擎的虚拟海战场应用研究

为了简化虚拟海战场构建方法,提高构建效率,提出了一种基于Torque 3D引擎的虚拟海战场构建方法。与传统的方法相比,该方法采用Torque 3D引擎自带的功能模块,通过导入3D模型形成战斗实体,结合粒子系统的思想,实现对真实数据地形的构建以及雨、闪电等自然天气和爆炸、烟雾等不规则形状物体的模拟。实验表明,利用该方法可以简单、快速的构建出虚拟海战场场景。     

红外半实物仿真系统的关键技术

红外半实物仿真系统通过生成高逼真动态红外场景图像,为红外成像系统提供测试环境,在红外成像系统的开发、测试和评估中起着非常重要的作用。围绕红外半实物仿真系统中的关键技术,介绍了该系统中采用的动态红外图像生成技术和红外场景投影技术的原理及其优缺点和目前发展状况,以及红外场景仿真和投影器件的发展方向。     

红外场景实时仿真研究

对目标和背景组成的场景的红外特性进行了实时仿真。为实现红外场景实时仿真,以场景的红外特性数据库为基础,将机器学习算法引入到仿真之中。利用遗传算法优化权值的神经网络建立了场景温度模型,结合三维可视化显示技术,模拟出不同设定条件下的场景红外图像。仿真结果显示,采用该模型的场景温度计算值和实测结果相符,并能够满足仿真对实时性的要求。     

数字微镜器件动态红外景象投影技术

动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注。描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状。     

基于Vega的红外视景仿真技术

介绍了基于Visual C++和Multigen Vega环境开发虚拟现实仿真系统的方法.该方法首先使用Creator软件建立带纹理的三维模型,然后使用TMM和MOSART工具分别对红外纹理和大气环境进行建模,最后使用Vega传感器模块进行红外图像仿真.基于Visual C++集成开发环境,应用Vega API编程技术...     

前视末制导地面目标红外场景生成算法研究

提出了一种基于遥感信息的前视末制导地面目标红外场景生成方法。首先,利用遥感信息生成目标区域可见光三维场景,作为场景仿真的基础模型;然后,通过建立目标及背景的温度模型、红外温度-辐射模型,计算出目标及背景的红外辐射值,针对仿真目标区域的特点进行建模仿真。最后,采用了一种基于可见光纹理的背景真实感合成方法,增强场景的仿真效果。通过对比实测温度和红外实时图以及灰度相关匹配实验,结果表明,本文方法真实地反映了目标区红外辐射变化规律,具有较好的逼真程度。     

一种基于会聚双目立体视觉的用户化身模型

在简单会聚式双目立体视觉模型的基础上,提出了具有9自由度的用户化身视觉模型用于虚拟场景的成像变换,导出了用虚拟场景点的世界坐标和用户化身视觉模型的9自由度变量表示的左、右双目虚拟摄像机的成像公式,求出了9自由度用户化身视觉模型的左、右双目成像的视差与场景点深度信息的关系及相应的计算公式。仿真实验结果表明了该模型的可行性和计算方法的可靠性,同时表明该模型比简单会聚式双目立体视觉模型更接近人的视觉习惯,因此更具有实用性。     

光学遥感成像系统全链路仿真框架研究

针对光学遥感成像系统的全链路仿真在我国刚刚起步。通过分析能量在大气、场景和遥感器之间传递时发生的各种相互作用,将整个仿真过程分为三维场景构建与组织、遥感器入瞳处辐亮度图像模拟、遥感器效果模拟三部分,分析了框架中各个模块的功能和模块之间的概念数据流向。最后分析了地形起伏和观测角度变化对成像的影响,计算显示：像元高度从0增至1 km时,入瞳处辐亮度的最大相对差异可达170%;观测天顶角分别从180°变为124.4°时,辐亮度的相对差异最大可接近50%。     

野外复杂背景下红外图像的目标检测

野外复杂背景下红外图像序列目标检测是红外野外监视中的重点问题。大量的背景物增加了目标检测的难度。文中针对野外复杂背景下红外图像序列的特点,提出了一种实用的运动目标检测算法。该算法包括两个处理步骤：首先,在场景配准后利用帧间差图像提取目标的运动信息,并据此进行目标的粗检测;其次,合目标运动在时间和空间上的相关性进行精检测。粗检测的低漏判度和精检测的低误差率保证了算法的可靠性。在检测的同时算法确定了目