红外场景中成像系统非线性效应的动态模拟

红外成像系统非线性效应对红外图像的成像质量影响较大,也是制约目标识别精度的关键,如何实时高效地模拟成像系统非线性效应已成为当前三维红外视景仿真研究的热点和难点。提出了一种红外仿真场景成像系统非线性效应的动态添加方法,分析了渐晕、扭曲、噪声、离焦等典型非线性效应的计算过程,利用渲染到纹理(RTT)技术为仿真视口添加“镜头”,在Unity平台的基础上利用顶点和片段着色器将非线性效应在“镜头”上模拟,并与零视距红外仿真场景进行逐像素叠加运算,从而实现非线性效应的动态仿真。实验结果表明,该方法具有较高的真实感和可靠性,仿真开销较小,满足成像系统非线性效应的仿真需求。     

基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法

针对传统红外视景仿真中红外纹理生成效果生硬,真实感欠缺的问题,提出了一种基于温差扰动补偿的红外纹理生成新方法。该方法以实测红外图像为数据源,模拟红外成像机理构建红外成像链路模型,解耦环境影响因素得到红外图像各像素点对应的温度值,通过建立的目标表面热平衡方程和一阶导热方程求解实测与仿真时刻表面温度均值,利用各点温度与实测时刻均值温度的差值求得表面温差扰动,最后对仿真时刻均值温度进行温差补偿,得到表面的预测温度分布,并将计算出的辐亮度数据存储为DDS(Direct Draw Surface)纹理格式,以提高纹理生成的实时性。实验结果表明,该方法充分考虑到真实红外数据源的可靠性,同时兼顾红外纹理生成效率,在红外视景仿真中具有较好的工程实用价值。     

基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法

海面舰船目标是维护我国海洋权益、保卫主权的重点防范目标。本文提出基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法,该方法在对海面舰船目标三维建模的基础上,利用 OGRE渲染引擎实现不同成像条件下的红外仿真和场景漫游功能。首先,建立舰船目标三维几何模型,将其划分为不同区域,建立目标红外辐射温度计算模型,生成舰船各部分红外纹理。然后,考虑大气衰减效应,生成DDS格式的大气透过率和大气辐射纹理。最后将各类纹理传至OGRE渲染机制,完成场景渲染及漫游功能。对不同时间和不同视距下的舰船目标进行红外仿真,结果表明该方法能够生成不同成像条件下的三维红外场景,满足实时性要求,具有一定的应用价值。     

一种Blinn-Phong BRDF红外反射模型的研究

针对红外场景仿真中辐射反射分量运算复杂、真实感欠缺等问题,提出一种Blinn-Phong BRDF红外反射模型,并基于Unity平台将其应用于三维红外仿真场景。该方法在对实测红外图像进行阈值分割的基础上,利用简化辐亮度运算和红外成像过程的仿真链路反演模型,求解目标表面温度值,根据红外辐射原理与可见光光照模型的理论相似性,将改进的Blinn-Phong光照模型移植到红外波段,并引入双向反射分布函数提高仿真精度,提出Blinn-Phong BRDF红外反射模型;最后基于该辐射反射模型构建零视距仿真场景,同时将仿真图像与实测图像进行比对,验证了反射模型的可信度和有效性。实验结果表明,提出的红外反射模型既有较高的仿真效率,又能够较好地模拟红外反射的高光现象,满足红外视景仿真对辐射反射的要求。