海面的红外被动成像

本文在研究海面的红外成像特性中,建立了基于刚体的双尺度成像模型,从被动成像方面讨论了海面辐射特性的变化规律.该模型仿真结果很好地说明了风向对海面红外被动成像特性的影响.     

风速对海面长波红外偏振度的影响研究

粗糙海面偏振特性对海面场景下的目标探测和识别具有较大影响。为了研究不同风速和探测角下海面长波红外偏振特性,基于双向反射分布函数和菲涅尔反射公式推导了长波红外偏振度计算模型,依据海浪谱和快速傅里叶变换法建立海面模型,并结合中国台站实测数据,计算了海水辐射和天空大气辐射,仿真分析了不同风速条件下海面在长波红外波段的偏振特性,仿真结果表明:随着风速的增加,各面元入射角的分布几乎对称的向两侧拓展,使得偏振度峰值减小,对应的探测角减小,当探测角小于63°时,偏振度随风速增加而增加,探测角大于63°时,偏振度随风速增加而减小,探测角为63°时,海面偏振度基本不受风速影响。研究结果对海面场景下的红外偏振探测有一定指导意义。     

红外仿真中的海面发射率模型

海面作为舰船的主要背景,其红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。介绍了三种海面发射率的计算模型：灰体模型、经验模型和理论模型,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求,分析比较了它们的计算结果。结果显示,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,在天顶角较大的情况下必须使用理论模型。     

动态海面红外视景仿真研究

动态海面红外视景仿真在战场红外视景重构以及红外跟踪制导装备研究方面有着极其重要的作用.为提高海面红外仿真效果,采用Gerstner波进行海浪波面建模,采用基于PM谱和SWOP方向扩展函数的海浪方向谱进行波面参数计算,根据海面辐射特性进行海面红外辐射效果模拟,实现了动态海面高逼真度红外视景仿真.仿真结果表明,该方法符合实际情况,具有较高的应用价值.     

红外仿真中的海面辐射模型

作为海面目标的主要背景,海面的红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。建立了三种海面辐射计算模型：漫射灰体、平静海面和波浪海面,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求比较分析了三种模型的计算结果。结果表明,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,波浪的影响不可忽视,必须采用波浪海面模型模拟海面辐射亮度。     

基于海面粗糙度的舰船尾流红外探测

从尾流表面与周围海面粗糙度不同的现象出发,在建立粗糙海面辐射模型的基础上,计算比较了探测天顶角及海面风速变化时尾流与周围海面的红外辐射差别.针对不同的气象和温差条件,分析了探测中可能出现的各种结果及其影响因素.结果表明,尾流与周围海面不存在温差也可探测到尾流,低气温时两者表观温度差最高接近5℃;存在温差且气温较高情况下,随着天顶角的增加,探测图像上尾流相比周围海面会出现先暗后亮的变化.     

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。     

基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成,需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响,进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型,推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式,得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型,通过合理简化偏振信息表达式,仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致,为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。     

漫射海面的方向发射率研究

文章在考虑海面遮挡效应的情况下,利用Cox-Munk海面模型计算了海面的方向发射率。同时比较分析了海面灰体假设的可行性以及已被广泛应用的经验公式的准确度。     

一维改进分形海面模型及海谱分析

针对经典分形模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的一维粗糙海面模型,得到改进分形表面功率谱,并且和PM谱进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速等参量对一维海面轮廓的影响做了进一步分析.研究表明:在不同风速下表面功率谱和PM变化趋势是一致的,证明了改进方法的正确性.海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的合理性.     

海面目标天基红外探测概率研究与分析

天基红外成像侦察有着常规空基、地基、海基军事侦察手段无法比拟的空间优势,业已成为世界上各大军事强国重点发展的一项重要的军事侦察技术。首先,从海面目标的天基红外探测条件出发,推导出极限探测条件下的阈值信噪比和目标等效条带数的数学表达式。然后,以此为基础得出海面目标天基红外探测的探测概率公式。最后,分析了噪声等效温差、探测器瞬时视场、卫星轨道高度、目标与背景的零视距的实际等效温差、目标临界尺度以及大气透射率对天基红外目标探测概率的影响。研究表明对于大温差、大尺度的海面目标,天基红外探测的探测概率相对较高,但在大气透射状况一般时,要通过天基红外观测平台探测小温差、小尺度海面目标较为困难。研究结果对天基红外探测器的研制与设计具有一定的借鉴意义。     

基于三角网格上Coons曲面的图像缩放算法

针对传统插值算法在图像整体缩放中边缘区域易产生锯齿或模糊的现象,提出一种新型的图像缩放算法．将相邻像素形成的矩形区域进行三角剖分,根据待构造曲线段的位置关系及插值控制点的距离大小构造辅助的控制顶点,再利用相应的Bézier曲线插值图像构造的辅助控制点,最后以产生的Bézier曲线作为边界曲线,利用Coons曲面构造方法构造出退化的三角形曲面片进行边缘细节的强化。提出的方法可以很好地保持图像边缘细节,尤其在倾斜的边缘和尖角等处保持了更多的细节特征,使放大的图像有更好的效果。     

近海面折射效应对红外探测距离的影响

基于近海面海气通量算法与抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型,评估最大探测距离( MIVR),阐释蜃影出现的机制.通过数值分析以及海上对比试验验证,在相同的风速条件下,MIVR会随海气温差(△T)的减小而减小;当海气温差△T不变时,随着风速的增大,MIVR逐渐减小;△T越小,MIVR的递减量越趋于平缓;MIVR与高度...     

基于红外图像的装备车辆温度场模型

通过对红外辐射特性的理论分析和实验测试,提出了一种基于红外图像计算装备车辆温度场模型的方法。首先通过红外热像仪拍摄特定时刻的装备车辆特定部位的红外图像,并获取温度参数,然后通过温度-辐射度、辐射度-温度两个演算步骤,即可求出任意情况下装备车辆特定部位的温度。最后,计算仿真实验表明,采用本文方法的计算结果与红外热像仪测量结果相吻合,且精度较高,并且该方法也可以用于任何目标的红外辐射特性。     

全球海洋表面红外图像的计算机模拟

首先利用计算传热学计算得到海洋表面温度,然后根据红外辐射成像理论,建立全球海洋表面红外辐射亮度模型,利用海洋表面红外辐射亮度模型的计算结果,采用OpenGL实现了全球海洋表面红外图像的三维实时显示.结果表明,模拟得到的红外图像较真实的反映了全球海洋表面的红外辐射特性,效果逼真,不仅可以用于海洋背景下的目标识别与跟踪,而且还可以用于各种海上红外制导武器的研制,具有重要实际应用价值.     

基于区域生长的前视红外图像分割方法

红外成像制导技术以其优越的性能成为当今精确制导技术发展的主流。红外图像的精确分割是实现目标识别的基础。针对地面目标前视红外图像的特点和成像制导技术中图像分割的目的,提出了一种基于区域生长的前视红外图像分割算法,它首先在全局阈值分割的基础上选择出种子点所在区域,并在区域中定义局部灰度信息统计准则和策略选取出种子点;然后以目标模板面积作为参考,通过对分割效果的判断自动调整生长阈值进行区域生长以得到分割图像。实验结果表明,本方法分割出的目标完整准确,分割结果对基于边缘特征的目标匹配识别非常有利。