基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统

红外图像转换器技术是红外成像目标仿真技术的关键,用于研究如何在红外成像制导半实物仿真试验时模拟产生复杂场景的红外辐射。光纤阵列图像转换器是一种新型的红外图像转换器,该类转换器需要设计研制与之相匹配的可见光生成系统共同构成红外成像目标模拟器。针对某红外成像目标模拟器总体要求,给出了一种基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统设计实现方法,并对其关键性能指标进行了分析和测试。结果表明:该系统能够应用于红外成像半实物仿真,分析和测试方法为该类可见光生成系统的性能评估和优化设计提供了依据,具有一定的适用性。     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。     

一种水上目标可见光图像生成红外图像的方法

红外警戒系统、红外成像制导导弹等军事装备在进行性能评估和模拟训练过程中都需要大量红外仿真图像,但目前红外仿真软件普遍存在生成红外仿真图像逼真度差、软件普适性不好等问题,且国外技术封锁造成我国红外仿真软件发展缓慢。因此,针对国内可见光图像仿真技术日趋成熟的现状,为提高红外仿真图像质量,本文提出了一种采用循环生成对抗网络、由可见光图像生成红外仿真图像的方法,并通过实验验证该算法是有效可行的。该算法首先通过区域生长算法从采集的可见光图像中提取水上目标,建立了水上目标可见光图像生成红外图像的训练数据集;然后利用训练好的网络生成红外仿真图像。测试实验表明,采用这种方法所生成的水上目标红外仿真图像视觉效果接近真实红外图像,可实际应用于海军红外军事装备模拟试验和训练系统。     

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。     

防空导弹红外成像仿真中若干问题探讨

针对防空导弹红外成像仿真需求与特点,探讨了红外成像仿真总体设计、目标及场景图像建模与生成、实时仿真图像网络通讯、目标及场景图像模拟系统的工程化及系统校准与测试等问题.介绍了防空导弹红外成像仿真系统需要具备的主要功能、系统组成和主要技术指标要求;讨论了红外成像仿真目标及场景建模问题和一种新的建模方法;对成像仿真目标场景模拟系统的主要性能指标、红外动态场景实时图像数据传输进行了分析探讨;讨论了目前的主要解决方案;针对实际的工程应用,分析并讨论了红外成像目标模拟系统的工程化问题和校准与测试问题.     

基于可见光光谱图像的红外多光谱图像仿真生成

阐述了红外多光谱图像仿真技术的意义和原理,研究了一种红外多光谱图像的仿真生成方法.提出了一种基于可见光/近红外波段多光谱、超光谱图像数据的地面场景建模方法,以及无监督分类方法和有监督分类方法相结合的地物像元分类、匹配、标记的策略,可以高效地解决像元地物自动匹配标记的问题.利用RGB彩色图像验证了这一方法,在将图像分割后为每类像元赋予相应的红外发射率数值,生成了4个红外波段的多光谱仿真图像,验证了该方法的可行性,指出了多光谱、超光谱图像数据在仿真应用中的各自特点.从仿真结果可以看出:不同波段图像中目标和背景之间呈现不同的特征.该方法可以生成空间形貌和辐射特征接近真实环境的红外多光谱仿真图像,对长波红外波段的多光谱成像探测仪器的研制和目标、背景光谱特征分析与探测算法的研究具有一定意义.     

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。     

基于OpenGL的飞行场景红外仿真

在现代化战争中,红外探测与制导技术的使用已越来越广泛,因此如何实时生成战场环境的红外图像就变得非常重要。在Visual C++6.0环境中,利用OpenGL构建了可见光飞行场景;主要基于红外辐射相关理论,对场景中的目标和背景模型进行了红外辐射特性分析,并计算出了各部分模型面元的红外辐射强度;同时使用LOWTRAN7软件分析了大气衰减的影响,并通过灰度量化和OpenGL渲染技术构建了一种实时、动态的飞行场景红外仿真系统。试验结果表明,该系统能够实时生成飞行目标在不同红外波段及不同大气环境影响下的红外图像。     

建筑物目标三维红外场景仿真

提出了建筑物目标三维红外场景仿真方法。首先分析了三维场景模型的生成方法,采用软件绘制的方法获取三维场景,并将其加载至OpenGL环境中进一步处理;然后分析了三维红外场景的生成方法,对辐射源进行三维模拟,建立红外成像模型,得到目标表面红外辐射特性;最后模拟红外热像仪生成目标三维红外场景,给出了仿真结果和温度对比曲线。实验结果表明,仿真图像真实地反映了建筑物目标的红外辐射特性,各部分温度与实测温度变化规律基本一致。本文所述仿真方法切实可行,达到了场景仿真的效果。     

红外多光谱图像仿真方法研究

针对光电武器研制过程中多光谱图像获取困难的问题,提出了一种通过三维立体场景生成红外多光谱仿真图像的方法。该方法能够生成三维场景任意角度的红外仿真图像,并形成特定波长范围的数据立方体。在3~5 m 范围内对特定目标进行了仿真实验,以0.005 m 为步长生成了包含401张红外图像的数据立方体。为体现反射光的方向特性,推导了一种基于Phong 模型的BRDF 模型,并应用于对方向性较强的太阳直接辐射的反射在红外波段的计算,并在3~5 m 范围生成了具有方向特性的红外仿真图像立方体。一系列实验数据表明,该仿真方法可快速生成红外多光谱图像数据立方体,而BRDF 模型能够真实地反映反射的方向特性,提高了仿真图像的逼真度。     

海洋战场环境下天空的红外图像生成研究

红外成像仿真已成为红外成像制导武器设计和评估的重要方法,具有重大的军事和经济意义.仿真的关键环节在于红外图像的生成.提出了基于分形技术的天空背景红外图像生成的技术方法,综合考虑海洋战场环境下天空背景辐射的各个因素,对晴空条件下的天空辐射分量进行了分析计算,并根据视点建立了云的红外辐射模型,计算出云的各个辐射分量,得到天...     

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。     

基于直方图分析的红外仿真图像验证方法研究

红外仿真图像的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,红外仿真图像的验证方法研究具有重要的意义。本文提出一种基于灰度直方图的红外仿真图像验证方法,并建立了验证评价综合指标,该方法采用一维直方图研究红外仿真图像的亮度、对比度和信息量,以验证辐射亮度和辐射对比度的准确性;通过二维直方图研究图像像素之间的灰度空间关系,验证仿真图像的像素空间相关性。实验证明,该方法适合对红外仿真图像进行客观质量验证评价,进而可评价辐射模型和图像生成算法的真实性和有效性。     

动态红外图像的建模与仿真技术

讨论了红外场景的动态图像建模与仿真技术，由于目标、背景、大气状态的复杂性，红外图像建模与仿真的难度很大。首先介绍了在SGI工作站环境下，红外图像序列建模和仿真软件的设计思想、实现方法和软件框架。然后分析各种辐射对成像的影响，给出辐射计算公式，分别就无源和有源场景进行了分析，提出无源场景温度的求解方法，说明了场景模型、大气传输模型和材料的物理特性对红外成像的作用。最后给出了建模与仿真的一些实例和综合评价。     

变跟踪点红外场景仿真建模时间误差分析

随着第四代红外成像空空导弹的发展,在制导半实物仿真过程中导引头对红外图像仿真的需求逐步提高,本文在已有基于导引头光轴指向的变跟踪点红外场景仿真建模技术研究的基础上,对变中心点红外场景仿真建模在分布式制导半实物仿真系统中引入的时间误差进行分析。在充分考虑可能引入时间误差的各参数的可能取值及噪声情况后,给出了定量的时间延迟结果,分析了各参数对时间延迟的贡献,为变跟踪点红外场景仿真技术的工程应用提供数据与理论依据。     

基于物理模型的战场烟幕实时红外仿真

烟幕、灰尘、云、火焰等不规则物体的实时红外仿真技术是战场环境红外图像实时生成的关键技术和难点之一。以烟幕红外仿真为例,首先基于Navier-Stokes方程对烟幕的外形进行了建模,给出了其初始化和边界处理方法;然后基于灰体辐射模型和光线投射算法考虑了烟幕自身辐射和太阳光照射两种因素对烟幕的红外辐射特性进行了建模;最后,利用CUDA并行计算工具对基于物理模型的烟幕红外仿真进行了实现,成功地将红外烟幕嵌入到基于Vega的红外场景中,并对利用Vega粒子系统产生的红外烟幕和基于物理模型的红外烟幕的效果进行了对比。仿真结果表明,基于物理模型的烟幕红外仿真满足实时性需求,且具有真实感强,可控性好的优点。     

基于MEMS的红外动态图像生成技术

提出了一种基于MEMS技术的红外动态图像生成技术。利用热传导方程,建立了可见光/红外图像转换膜的理论模型;介绍了可见光/红外图像转换膜制作的工艺流程,制作了一张像元数为512512、像元尺寸为35m的可见光/红外图像转换膜。并利用转换膜构造了红外动态图像生成装置,通过实验对红外动态图像生成装置的性能进行了研究。利用MEMS技术制作的可见光/红外图像转换膜可以工作在红外3~5m和8~12m两个波段。根据实验测得红外图像生成装置的空间分辨率为14 lp/mm,在3~5m波段,所生成红外图像的温度范围为250~440 K,在8~12m波段,所生成红外图像的温度范围为250~400 K。     

一种利用Vega软件的长波红外图像仿真方法

利用真实红外图像作为输入，对其进行分割，划分为不同材质区域，然后使用Vega仿真软件得出各材质在不同天气、时间、季节成像条件下的以灰度形式表达的长波红外仿真结果，通过求解Vega软件仿真结果与辐射量之间的映射函数，得到在相应成像条件下的红外辐射量数据，用此结果代替真实红外图像相应材质区域辐射量均值，从而得到不同天气、时间、季节成像条件下的长波红外仿真图像。     

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。     

基于Creator和Vega的红外图像实时生成软件设计

针对红外成像仿真对高逼真高实时动态红外图像的需求,提出了一种以Visual C 为开发平台,基于可视化仿真软件Creator和Vega设计开发红外图像实时生成软件的方法.简要介绍了Creator软件的功能,分析了Vega开发环境的主要特点,给出了场景和红外辐射建模方法,重点讨论了在Vega环境下开发红外图像实时生成软件的设计流程和TMM工具、MAT工具以及Sensor模块功能模块的功用,同时对软件进行了实时性设计.