基于图像差值调制模型的红外纹理生成方法

针对红外场景仿真中纹理映射真实感欠缺,实用性和灵活性较弱的问题,考虑到实拍图像在多方面的局限性,提出了基于红外图像灰度差值调制模型的纹理生成方法。该方法以实测某时刻红外图像为基础,实施材质分类后将材质灰度与其灰度均值进行逐像素差值运算,得到主要景物材质的灰度差值分布,利用传热学理论求出景物在一天内其它时刻的均值温度,再模拟红外成像系统工作过程将其量化为对应灰度均值,并与灰度差值分布进行调制,生成仿真时刻的红外图像。实验结果表明,利用该方法生成的红外纹理图像兼具较高的真实性和可靠性,能够满足仿真应用要求。     

目标高真实感红外图像生成方法

为满足仿真实验对高真实感目标红外图像的需求,提出了一种基于实测图像与三维数字仿真相结合的红外图像生成方法。通过测量获得物体表面实际辐射分布,以此为基础数据,建立真实温度分布的数学反演模型,生成目标红外纹理。再将纹理映射到几何模型,利用三维渲染技术生成高真实感红外图像。实验结果表明:该方法仿真灵活性高,生成的目标红外特征自然、准确,纹理细节丰富,图像实用性强。     

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。     

一种基于实测数据温差扰动的红外图像实时生成方法

红外制导武器在研制中,需要大量的红外场景数据做测试保障。本文由红外图像的成像机理出发,提出了一种基于实测数据温差扰动的二维红外图像实时生成方法。该方法将图像区域平均灰度与环境温度直接关联,用整体分块的方法代替逐像素的繁琐计算,在提高运算速度的同时,生成不同时段的红外图像。实验表明,本文方法生成的红外图像,不仅能保证运算实时性,而且目标与背景具有与实测图像相同的温度变化趋势和较好的逼真度,是一种行之有效的方法。     

基于实测图像实时绘制技术的红外烟幕图像仿真

红外烟幕图像仿真是红外成像武器应用领域中的一项重要技术。在典型环境条件下开展了运动目标烟幕红外成像跟踪野外试验。根据某型发烟罐外场试验的实测红外图像和相关数据,针对红外烟幕的自身特点和施放条件的影响,提出了一种可对经典红外烟幕模型进行修正的方法。在视景仿真程序中,利用背景、目标等仿真要素,通过与实测数据对比分析生成了图像库,并使用图像分层实时透明绘制方法实现了对红外烟幕干扰的动态视景仿真。其视景窗口大小为360×240,帧频为40帧/s,可以满足一般成像型红外制导过程的仿真实时性要求。     

一种基于低空图像的红外场景仿真方法研究

为了获得较逼真的红外图像,提出了一种利用低空图像反演红外图像的新方法。首先,利用改进的K-均值聚类算法将低空图像按照不同的地物属性进行材质分类,进而计算出特定波段内进入仿真红外热像仪的总辐射能,并模拟传感器成像原理得到仿真红外图像。结合该算法和实测环境气象参数完成了某区域红外场景序列图的生成。实验结果表明,该方法生成的时序图与实拍红外图像的变化规律基本一致,从而为低空图像仿真生成红外图像提供了一种有效途径。     

草地的红外纹理建模与真实感绘制方法

纹理是使图像具有视觉真实感的重要因素,红外纹理生成是场景红外成像仿真的重要组成部分,也是真实感场景仿真的迫切需求。以在图像平面直接生成具有真实感的景物红外纹理图像为目标,提出了一种草地的红外纹理建模与真实感绘制方法,从模拟组分温度分布和空间结构形态两方面开展研究。首先,考虑土壤-植被-大气间的热交换过程,建立红外辐射的耦合求解模型;其次,构建各组分的空间分布模式;最后,将已经求解的红外辐射数据映射到图像空间,生成具有真实感的红外纹理图像。对近距离或放大状态下草地红外纹理的视觉效果进行了模拟,理论分析和仿真结果表明:所提出的红外纹理模拟方法具有一定的合理性和有效性。     

采样红外成像系统仿真及最小可分辨温差预测方法研究

提出一种基于采样红外成像系统仿真图像的最小可分辨温差MTRD预测方法。该方法从红外成像系统信号传递方程出发,模拟生成不同空间频率、辐射温度的标准四周期矩形样条;利用调制传递函数法和象素处理法,仿真了系统各组成模块的几何扭曲、模糊效应、噪声特性和非线性效应;由多名观察者观察样条仿真图像,统计正确判断概率。实现了MRTD的预测．仿真结果表明：该方法预测的MRTD值能够与实际测量的MRTD值有很好的一致性。     

针对复杂地形的热红外成像仿真研究

红外热成像系统由于具有全天时观测能力而得到广泛应用。为了测试和评估高分辨率红外热成像系统的性能,需要大量多种成像条件下的热红外影像作为输入数据源。为获取真实可信的地面热红外仿真图像,提出了一种针对复杂地形的热红外成像模拟方法。该方法综合起伏地表的地形、光照、遮蔽和邻近地域辐射等因素,系统研究了三维地表热辐射的产生和传递机理。利用光学遥感影像和数字高程数据,生成了一天中不同时刻的地面热红外图像。结果表明:该方法生成的24 h序列图像,符合实际地表热辐射场的日变化规律,从而为可见光图像制备红外基准图提供了一种有效途径。     

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。     

环境温度对红外测温精度的影响及补偿方法研究

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差.首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据;然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型;最后对其进行了实验验证.实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29％,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度.     

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。     

基于遥感反演的空间下视系统红外场景仿真

空间红外下视系统的真实感红外场景仿真一直以来都是研究的一个难点。提出了一种基于卫星红外遥感反演数据的空间下视红外场景仿真方法。利用红外遥感反演数据,通过匹配算法获得仿真波段内地表红外纹理,建立了下视红外观测模型,对地表红外纹理图像在传感器焦平面上重采样,最后按照辐射传输理论,计算生成光学入瞳前红外场景。仿真结果表明:该方法可以逼真地模拟地物场景红外纹理特征。将热红外遥感反演技术应用于红外场景仿真,极大简化了大规模地表场景仿真过程,为空间下视系统红外场景仿真提供了一种直观、有效的新方法。     

红外动态场景图像质量评价理论概述

红外动态场景生成器是红外成像制导半实物仿真系统中的关键设备,红外动态场景生成器所产生红外图像的质量直接关系到仿真系统实验的质量.随着红外动态场景生成技术的发展,需要对产生的红外场景的质量进行全面评价.针对各种类型的红外动态场景生成器的性能进行分析,建立红外动态场景图像质量测试评价理论模型.该模型中主要的测试指标包括时间...     

补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究

针对运动强反光体表面温度实时测量困难、精度低这一难点,本文从红外测温原理入手,分析并揭示了红外测温精度易受到被测物体反射率、测量距离、测量环境、红外入射角等因素的影响。根据铝板材加工设备轧辊表面测温实际需要设计了一种利用红外传感器实现对强反光体表面温度点对点测量的方案。通过对测量数据的研究分析建立了一种基于斯忒藩定律的红外入射角度补偿算法,以此减小因红外入射角度变化产生的测温误差。实验结果证明本方法能较好地弥补红外入射角度变化产生的测温误差,提高测温精度。该补偿算法运算简单,适应性强,为改善入射角度变化对测温精度影响提供了新的方法。     

基于环境参数的地表热辐射时序变化模拟方法

地表热辐射时序变化模拟是红外场景仿真的核心环节。利用地表热传导差分计算地表热辐射是物理上较严谨的模拟方法，但受限于差分方程边界条件的不确定性，在红外场景仿真中未得到广泛应用。提出一种基于光照、气温、湿度等环境参数的地表热辐射时序变化计算方法。重点根据地质热环境变化规律设计闭环迭代过程，自动修正初始和下边界热辐射值，解决了边界条件的不确定问题，提高了地表热传导计算精度和算法适应性。野外实验结果表明:该算法计算温度与实测温度绝对误差小于2 K，等效黑体辐射度相对误差小于3%，为准确模拟红外动态场景提供基础。此外，利用该方法对山区地表的热辐射分布时序变化进行了模拟，显示了其在红外场景仿真方面的初步应用效果。     

基于OpenFlight API的建筑物场景自动建模及红外仿真

针对建筑物场景红外仿真真实性差、对国外软件依赖性强的现状,提出了一种新的适用于大规模建筑物场景自动建模及红外仿真的方法。该方法利用Google Earth提供的高分辨率航片中的阴影和地形信息,结合OpenFlight API自动建立建筑物场景三维模型,解决了数字高程数据、楼层数据缺失条件下的建模难题;通过对航片中不同城市地物的分割建立材质标号图像,利用理论分析的方法建立了建筑物场景中不同地物的红外辐射特征方程,离线生成了零视距红外纹理,并增加大气以及探测器作用效果,提高了红外场景的描述细节和真实性。