红外多目标图像生成技术研究

红外多目标图像的仿真,是在对多目标运动关系、红外景物辐射、大气传输、目标红外特性、目标三维特性及噪声仿真深入研究的基础上,抽象出简化的图像生成模型;包括运动模型化、目标模型化、几何变换、红外仿真、扫描填充和噪声仿真几部分。最后将整个研究工作放在微机图像处理环境中,应用实际目标的红外特性,建立了多个运动目标的能够满足实时性要求的红外图像生成系统。     

基于图像合成的红外点目标图像生成方法研究

本文提出了一种红外图像仿真方法.首先对目标在探测波段内的辐射强度的组成和光谱分布特点进行了分析,并对目标的辐射强度、光谱分布和运动等特征量进行了模拟.然后根据大气和成像系统的调制传递函数建立了相应的大气效应模型和成像系统效应模型.最后根据红外成像原理并结合探测器参数,将目标的仿真模型与实拍的背景红外图像通过图像合成算法进行融合,从而实现了目标与场景的快速生成.该方法通过理论数据和实验数据的结合,提高了场景的可靠性,对于测试和评价红外搜索跟踪系统具有一定的参考价值.     

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。     

动态红外图像生成技术综述

利用半实物仿真系统能在实验室内对红外戍像仪,导弹寻的器及各种红外探测系统的动态性能进行测试和评估,其核心技术是动态红外图像生成.介绍了动态红外图像生成的各种方法,包括电阻阵列、二极管阵列、基于激光束扫描的图像生成技术、薄膜转换器、基于光纤阵列的红外图像转换技术、红外CRT、可变形反射镜阵列、液晶光阀、基于MEMS技术的空间光调制器和基于LCOS的红外空间光调制器等.对这些技术进行了详细的描述,包括基本原理、关键技术及发展概况,并讨论了其相对的优缺点.最后,对各种方法的性能参数进行比较和对照.     

空间目标动态红外图像的计算机生成

介绍了大气层外空间目标动态红外图像仿真的实现。对空间目标进行了几何建模和运动特性建模。在此基础上,着重研究了空间目标的红外辐射特性,简化了通常使用的计算航天器温度的节点网络法,建立了空间目标外表面的红外热辐射模型,并将计算结果量化,形成灰度值。最后,利用计算机图形学的方法生成了动态红外图像。     

空中目标的红外图像生成

提出了空中目标的红外图像生成方法,首先是空中目标的几何建模及其网格化,然后据飞机空气动力学和传热学原理提出了空中目标几种蒙皮(单层蒙皮、内有燃油蒙皮、发动机影响区蒙皮)的热平衡方程,然后以超音速飞机为例,介绍了方程的求解过程,最后给出了计算机的仿真结果及分析.     

基于海天背景的红外图像生成方法

在对采用红外成像技术的武器进行内场仿真试验的过程中,针对红外图像的计算机生成问题,提出了一种基于 Vega软件的红外图像仿真方法.该方法首先通过Creator软件建立目标的三维几何模型,然后通过Vega软件的TMM与MAT工具和Sensor Vision与SensorWorks模块,综合考虑天气、距离和探测器等因素后得到目标的红外图像,再将这些图像与探测器实拍的海天背景红外图像进行合成,从而实现目标与背景红外图像的快速生成,提高了场景的可靠性.该方法对采用红外成像技术的武器的测试和评价具有一定的参考价值.     

动态红外图像生成技术研究

提出了一种被动式红外动态图像生成技术及相关装置.理论上分析了该装置的时间常数、空间分辨率和辐射对比度等参数,并进行了实验研究.实验测得转换器的空间分辨率为6lp/m m ,对比度大于100:1,时间常数～6m s.所得到的红外图像可用于对各种红外成像仪器和设备进行性能检测和标定,以及红外成像仿真实验     

红外高炮弹点目标序列图像自动提取

针对光电经纬仪跟踪测量过程的红外高炮序列图像的弹点目标,进行了相关研究.结合目标弹道轨迹规律,动态预测下一弹点位置,以预测点为中心的小范围图像区域内,使用最大类间差OSTU阈值法分割图像,对分割后的二值化图像进行连通性分析,提取出目标的脱靶量.以分辨率640×512的1000帧红外序列图像为实验数据,能够在2 min内自动处理完成,且目标提取准确度99%以上.     

红外图像中的小目标的处理方法

本文寻求一种合适的算法以完成对红外图像中运动小目标的提取、识别以及跟踪工作。该算法可以满足运算量小、实时性强和硬件实现容易的要求。经过归纳总结,有以下几种方法可供进一步研究、选择。     

序列帧间双重匹配的红外点目标跟踪算法

针对海空复杂背景下红外点目标的检测与跟踪,提出了基于图像序列帧间双重匹配的边跟踪边检测算法,并建立了数学模型。它采用标记序列帧M以帧对帧的方式记录输入序列的帧间匹配结果,标记帧T以点对点的方式记录标记序列帧M的帧间匹配结果,统计帧S记录T中各像素的匹配成功次数,输入单帧图像同步输出矩阵T和S分别显示目标运动轨迹和迎头目标检测结果。算法匹配过程不随目标数目或运动状态而改变,且无需提前判断疑似目标位置,有效解决了目标在图像序列中突然丢失或出现被干扰情况下的跟踪,尤其可以对跟踪结果实时地进行目标分离,解决了迎头目标跟踪的难题。仿真和实际工程图像实验结果表明,算法具有较高的可靠性和实时性。     

红外导引头半实物仿真中红外图像注入器设计

为了实现红外导引头半实物仿真中红外图像的实时生成和注入,设计了红外图像实时注入系统,并完成了软硬件系统设计方案。该系统的软件部分基于OSG生成实时红外仿真图像,硬件部分主要为一块PCI图像数据发送卡,将软件部分生成的实时红外仿真图像转化成Camera Link格式输出。实际应用表明,该系统完全可以实现红外图像实时仿真和注入。     

一种红外图像细节增强算法

针对红外图像对比度低的特点提出一种红外图像细节增强算法,并对其进行了仿真。该算法首先利用腐蚀和膨胀以及均值滤波来消除散粒噪声,然后通过均值滤波得到低频图像,从而提取出细节图像,并且计算每个像素的权重,对细节图像进行有权重的直方图统计,通过幂级数变化降低背景的影响。仿真结果表明,此方法在不同情景下都能够取得较好的效果,并且由于该算法复杂度低,在硬件实现时需要的资源也较少,可以进行商用。     

红外成像导引头点目标截获研究

分析研究了红外成像导引头对远距离目标的截获问题，总结了红外成像导引头点目标截获问题的特点与难点；给出了与基于形态学背景预测的点目标检测算法相配套的点目标截获算法。仿真试验结果表明，该截获算法能够迅速有效地截获虚警目标较多的导引头视场中的点目标，并能有效剔除虚警目标。文中的点目标截获方法具有很强的通用性。     

红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列（DMD）为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。     

红外图像模拟中的红外光学系统影响分析

基于红外成像原理对红外图像的模拟进行了分析,指出现有的红外图像模拟方法主要考虑被成像物的辐射能量分布以及红外探测器像元的视场划分,而忽视了热像仪光学系统对红外辐射信号的衍射效应,从而导致模拟的红外图像边界过于清晰与生硬,影响了模拟图像的逼真度.为考虑衍射效应对热图的影响,利用高斯点扩展函数对模拟热图进行卷积处理,结果表明:处理后的模拟红外图像细节更为逼真,有效的解决了模拟红外图像中边界过于明显的问题,在一定范围内提高了模拟红外图像与真实红外图像的相似程度.     

基于小波变换与图像增强技术的红外小目标检测

提出了一种基于小波变换的单帧红外图像检测方法,将小目标检测问题简化为带通滤波的过程.该方法首先使用小波变换分解图像,直接舍去低频分量的背景,接着对提取出的三个高频成分分别进行小波分析,去除高频噪声,然后再对各高频分量进行重构,最后采用图像增强技术提高小目标灰度,进一步抑制干扰.计算机仿真结果表明,该方法能准确、高效地检测出小目标,并能克服一定的云层和建筑物干扰问题.     

改进高帽变换的红外目标增强和提取算法

红外图像增强及其目标提取是军事航空航天领域和国民经济发展的一项至关重要的技术。针对红外图像对比度低、特征信息不明确、杂波严重、信噪比低、视觉效果模糊的问题,对形态学中传统的高帽变换算法进行优化,提出了基于改进高帽变换的红外目标增强和提取算法。该算法通过引进判断值和加权系数,对高帽变换进行改进,对红外小目标进行增强,利用迭代算法对图像阈值进行处理,进而实现小目标的提取。实验结果表明,提出的算法可以很好地增强红外图像视觉效果,有效的提取红外小目标,方便后续的目标识别和目标跟踪等,应用前景广泛。     

实时红外成像场景生成技术的发展及应用

建模和仿真在包括导弹系统在内的宇航系统中的作用逐步提高,并将在今后二十年起到更加重要的作用.由于计算处理能力将提高几个数量级,计算和数据存储成本将进一步降低,且具有余量.仿真越来越复杂的物理过程的能力将变得更加受仿真所涉及子模型的拟真度的限制,而非受仿真所能得到的计算能力的充足性的限制.文中概述了建模和仿真技术在红外成...     

圆锥扫描机制下的红外图像帧重建仿真研究

重点研究了圆锥扫描机制下,红外图像帧重建的仿真实现.在简要介绍圆锥扫描机制下基于变行频采样机理和红外图像完整重建技术的基础上,进行了大量的重建图像仿真研究.作为示例,文中列出第1、3、5、7、9场的扫描数据图像及其相应的场重建图像.从图像仿真结果可以看出这种技术能够完成红外图像的重建,重建的红外图像具有较高的分辨率,能够充分利用红外器件获得的扫描数据和相应的空间信息.