基于PROSAIL模型的高光谱遥感图像模拟研究

针对高光谱图像数据难以获取的情况,提出了一种基于PROSAIL辐射 传输模型的高光谱图像模拟方法。首先,对PROSAIL模型的输入参数进行了敏感性分析。以 此为基础,针对5个典型生化参数(叶片结构参数N、叶绿素含量Cab、叶片干物质含量Cm、类 胡萝卜素含量Car和叶面积指数LAI),基于支持向量机构建了一种基于多光谱数据的参数计算模型。其 次,根据得到的典型生化参数图,通过利用PROSAIL模型逐像元计算获得了高光谱模拟图像。 对HJ1A环境卫星的CCD1多光谱图像数据进行了实验,实现了高光谱图像数据模拟。在将等效计算后的模拟结果 与HJ1A CCD1多光谱图像数据进行对比后发现,两幅图像对应波段的 平均结构相似度都超过了95%;除了蓝光波段之外,全图的相对误差均小于10%。结果表明,本文方 法可以很好地实现基于多光谱数据的高光谱图像模拟。     

基于电热膜的红外图像模拟

红外图像的模拟能够对红外探测系统的实时性能进行测试和评估,也可以用于红外伪装,如设置假目标。利用电热膜模拟红外图像简单方便、成本低。分析了电热膜面电阻分布与功率分布之间的关系,制作出模拟真实目标的电热膜,获取其不同加热功率下的红外图像,比较电热膜红外图像和原始目标红外图像的相似性,测试了电热膜形成红外图像的时间。利用电热膜能够快速形成良好的红外图像。     

基于卫星红外窗区数据的云顶高度反演方法

云顶高度是云最基本且十分重要的参数,同时也是研究空域容量、航线高度配备和天气预测预警等的重要参数。简单描述了基于卫星资料反演云顶高度的主要方法的原理和优缺点,然后介绍了单红外窗区法、太阳光反射率-红外窗区法、H2O-红外窗区法和红外分裂窗查算表算法的原理和优缺点,并对相关卫星的业务算法进行了简要评述。接着对单红外窗区法反演对流云云顶高度进行了检验。结果表明,单红外窗区法反演不透明厚云的精度和相关性都很高。最后分析了影响各方法精度的原因,并对后续云顶高度反演方法进行了展望。     

基于Otsu算法和分形维数相结合的红外云图分割

红外云图中的云系主要由积雨云、卷云、层云和积云组成,它们对于气象研究有很大的帮助。这4类云系具有不同的分形维数特征,因而可以借此对它们进行分割。但是由于地表和一些云具有相似的分形维数特征,单纯依靠分形维数的分割效果不理想。对此,采用最大类间方差（Otsu）算法,分离出地表,去除干扰,并对提取出的云系采用分形维数进行分割。由于传统分形维数算法在计算时只选取了窗口内的灰度最大和最小的像素点,获得的分形维数特征不够精确,造成分割的云系出现混淆的现象。对此,在计算的过程中加入窗口中的全部像素点,获得的分形维数能准确地描述区域特征,保证了云系分割的良好效果。     

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。     

基于二维正态云模型算法的红外图像弱小目标检测

针对红外图像弱小目标检测的特点,采用二维正态云模型算法。首先利用一维云的特性建立二维云模型,由两个相互独立的一维云模型函数组成,目标像素的分布点为一个云滴,整个像素分布区域形成的云团反映了图像中目标的特性;接着依据目标判别条件函数来通过函数发生器产生正态云模型;最后在红外图像弱小目标检测误差函数下构造各云层的目标函数。实验仿真显示本文算法对红外图像弱小目标检测效果最好,能检测率高,虚警率低,耗时少。     

基于Creator和Vega的动态红外仿真研究

为了提高红外成像仿真技术和加快红外制导武器的研发进程,分析了目标场景辐射特性模型、大气传输模型以及红外探测器模型,并以F16飞机为例详细介绍了基于Creator和Vega的动态红外图像仿真过程,基于MFC和Vega API编程开发了一种用于切换不同仿真条件和调整参数的友好交互界面,实现了对红外图像的动态控制,给仿真带来...     

基于NSCT的红外偏振与光强图像的融合研究

针对融合规则的选择,提出了一种基于非采样Contourlet变换的红外偏振与光强的融合方法。该算法采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解,然后对低频子带系数和高频子带系数分别采用局部能量和区域目标特征的选择,最终通过逆变换得到融合图像。实验结果表明：与加权融合和绝对值取大的融合规则相比,局部标准偏差、局部粗糙度、对比度、分别提高3.42%、12.7%、9.67%。     

基于NSCT的红外与可见光图像融合

针对红外与可见光图像特点,提出一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)的红外与可见光图像融合算法。该算法对源图像进行NSCT分解,得到低频分量和各带通方向子带分量;引入图像区域相关系数决策度,对低频分量和带通方向子带分量采用不同的融合规则进行融合;最后经过NSCT逆变换得到融合图像。实验证明,该方法可以更好地保留目标信息和图像细节信息。     

水面舰艇目标及其背景的红外成像仿真模型研究

基于针对红外成像末制导反舰导弹及其环境进行视频信号级动态仿真,以分析研究其干扰/抗干扰性能的需求,建立了水面舰艇目标的红外成像模型,给出了红外探测阵元对应红外目标零距离辐射功率计算流程,还建立了背景(包括天空和海水)的红外成像模型.最后,应用上述模型和计算流程,通过运行相应的仿真软件,从仿真的红外成像器得到了包含目标和背景的视频红外图像.     

基于DMD的动态红外场景仿真技术研究

相对于现有红外场景仿真技术而言,基于数字微镜器件(DMD)的动态红外场景仿真技术具有高图像分辨率、高光学效率、高亮度等优点,已逐渐成为红外目标成像仿真技术发展的主要方向.结合国内外研究现状,详细阐述了基于DMD的红外场景仿真技术原理及其工作过程,探讨了灰度调制和转换效率计算问题,最后对几个关键技术问题进行了归纳.     

基于小波变换的红外图像融合算法研究

小波变换具有良好的多分辨分析特性,可用于可见光图像与红外图像的图像融合。一般情况下,对于分解后得到的低频分量采用加权平均的方法来进行简单处理,这对融合后图像的对比度和视觉效果有很大的影响。采用基于小波变换的图像融合算法来分别处理分解后的低频分量和高频分量,并与其他融合方法进行分析比较。实验结果表明,使用所提出的算法进行融合后的图像内容清晰,具有增强图像的空间细节能力,提高图像分辨效果和人眼对场景目标的发现和识别概率,在不影响互信息量值的情况下,融合后图像的边缘保持度提高了将近2倍。     

基于高速湍流统计模型的红外退化图像仿真

超音速飞行条件下红外成像探测系统受到气动光学效应影响,其图像畸变和模糊退化问题十分严重,严重影响了红外制导系统的制导精度。常规的气动光学效应模拟仿真研究存在大数据量计算和非连续仿真问题,不能满足地面仿真的实时性需要。提出了基于高速湍流统计模型的快速仿真算法,用于气动退化图像实时复原方法和算法研究。根据本文提出的算法仿真得到的退化图像与实际的气动退化图像相似度较高,并且模型实现简单,能够满足地面实时仿真的需要。     

基于拉普拉斯金字塔的红外光强与偏振图像融合

利用红外偏振信息(偏振度、偏振角)对目标进行成像,可以更好地抑制图像的背景噪声,提高信噪比。而且偏振信息相对于光强信息一般会蕴含更丰富的目标边缘轮廓信息。因此,提出一种将红外辐射光强图像和偏振度图像进行融合的算法。此方法首先对参与融合的每幅图像分别进行拉普拉斯金字塔分解,获得每层的分解图像;然后对分解后的每层图像采用不同的融合方法进行图像融合,获得每层融合图像,并对每层融合后的图像进行图像重构,得到最后的融合结果。多幅图像融合后的效果表明该方法能够增加图像的信息量,有利于场景感知和目标识别。     

基于最小剩余法的FY-3B/IRAS资料云检测研究

由于红外探测器的观测易受云的影响及快速辐射传输模式对云亮温的模拟不精确,在同化风云三号B星(Feng Yun-3B)红外分光计(Infrared Atmospheric Sounder, IRAS)的亮温资料时,首先需要进行云检测,以获得晴空视场点或晴空通道信息。基于最小剩余法(Minimum Residual Method, MRM)对IRAS资料进行了云检测研究,该方法不仅能判识视场点是否有云,还能得到视场点的云参数(有效云量)。同时,采用FY-2E卫星云图对云检测效果进行了验证。结果表明,将该方法用于IRAS资料云检测是可行的。     

基于流形特征与形状先验的红外直升机图像分割

为有效分割复杂天空背景下的直升机目标,提出了基于流形特征与形状先验的变分分割模型.根据图像数据的灰度分布构造区域能量项,推动变形曲线向目标边界演化;引入对称正定（Symmetric Positive Definite,SPD）矩阵流形上的区域协方差描述子构造流形特征能量项以提高分割算法的鲁棒性.在区域项、边界项和流形特征项的共同作用下获取红外直升机目标的第一阶段分割结果.在第二阶段分割过程中,基于主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）方法获取直升机目标的先验形状变化模式,以变形曲线在PCA空间重构的形状作为先验知识约束曲线的演化,最终实现红外直升机图像的分割.实验结果表明,本文方法能够有效获取直升机目标的完整轮廓.     

基于Visual C++和OpenGL的红外目标景象仿真研究

对红外目标的红外辐射特性进行了分析计算,提出了在Visual C++6.0环境下利用OpenGLAPI对空间目标红外辐射特性进行仿真的方法.针对假定目标给出了该目标在不同观察方向上的辐射强度并据此生成灰度图像,并利用上海技术物理研究所自行研制的128×128像素电阻阵列红外景象转换器进行了仿真实验,取得了实验结果.对红外目标的红外辐射特性仿真进行研究,为红外景象模拟提供基础.     

基于参数分步估计的红外与可见光图像自动配准算法

 提出了一种仿射模型参数分步估计的红外与可见光图像自动配准算法.首先,使用矩阵正交分解方法,将仿射变换的6个自由度分离为易于估计的切变、尺度比例、旋转、尺度缩放以及x和y方向上的平移量等参数;然后基于方向一致性约束和线段间的对齐度分别构建用于参数分步估计的目标函数,并使用SGA(Stud Genetic Algorithm)算法搜索使目标函数取得近似全局最优解的参数值;最后,基于Powell算法对参数估计值进行局部求精.实验结果表明,当两幅需要配准的图像中含有丰富的关联线段及多样的线段方向分布时,本文算法能够利用这些线段间的方向一致性约束和位置分布信息,有效地实现红外与可见光图像的自动配准,且算法具有较好的配准精度.     

一种基于目标区域特征的红外与可见光图像信息融合方法

基于异源图像的信息互补关系, 提出了基于目标特征区域的小波变换融合方法。首先采用基于模糊C-均值聚类(FCM)的方法, 提取红外图像的目标特征区域, 用于异源图像目标特征区域的局部信息融合, 达到在可见光图像中加入红外目标信息的效果。其次以第一步融合的图像替换原有的可见光图像, 并采用小波变换的方法实现与红外图像的融合, 获得最终的融合图像。采用图像质量评价标准对本文算法和其他融合算法的实验结果进行分析对比, 证明所提出方法的有效性。     

材料内部热阻热容型缺陷的红外检测模拟研究

在数值传热学的基础上,从理论上对材料内部热阻性、热容性两类缺陷的平板进行了二维温度场的数值模拟,并根据模拟的温度场,对缺陷进行了模拟再现研究。研究结果表明,通过红外温度检测及模拟温度场,可以有效地检测内部缺陷的性质及大小,从而预防和避免事故发生。