张凯[1]2004年在《实时红外目标—背景图像合成技术研究》文中提出仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段，极大的扩展了人类的视野和能力，在科学技术领域起到了极其重要的作用，为鉴定成像制导导弹的性能提供了快速、经济而又有效的手段。红外图像是一种纯数据、无格式的灰度图像。仿真时将对象的动态特性和红外特性通过建立数学模型、编程，在计算机上运行产生动态图像，模拟目标的红外特性和运动轨迹。 红外目标仿真器是红外仿真系统中的关键设备。利用计算机产生动态图像并实时与背景图像进行合成，驱动硬件电路设备，模拟目标的红外辐射特性和相对于导弹的运动轨迹。 本文论述红外成像制导导弹跟踪并攻击飞机目标的仿真全过程，建立数学模型，用编程的方法生成目标的动态红外图像，利用共享内存光纤网络完成图像的实时传送和实时合成。 首先，分析了目标的红外特性，以及环境对目标的红外辐射的影响，目标辐射在大气中的衰减，给出了相应的计算公式，本文论述了动态红外成像的设计思路和实现方法。 其次，在设计红外图像实时仿真软件的工作中，本文详细论述了红外目标图像的几何建模，目标的3DS模型读取和各个模块红外温度的赋值，利用OpenGL产生动画图像并保存图像数据文件、利用内存光纤网络实时传送和接收图像文件，最终完成目标和背景图像的实时合成，产生实时动态目标—背景图像。 本文的研究在红外成像制导仿真工作中有着重要的实际意义，生成的红外图像和合成的目标—背景图像逼真，实现了实时红外目标合成和传输，为驱动硬件电路生成红外图像做出了铺挚，对今后红外目标的动态实时仿真生成研究具有参考价值。
简爱平[2]2001年在《红外目标图像建模与仿真》文中指出随着红外成像制导导弹的研究和发展，对红外成像制导的仿真要求越来越迫切。仿真技术是降低武器系统研制成本、缩短研制周期、提高效费比的关键，而红外成像制导系统仿真的关键环节是生成包含目标和环境的动态红外图像。 在红外成像制导仿真中，包含目标的动态红外图像可以实时提供导引头在飞行过程中所探测目标的光学场景（红外图像）的视频信号。这一驱动信号经红外成像场景投影仪产生出随导引头所瞄方向、相对距离和因气象、大气传输效应变化而变化的红外二维图像，因此，实质上是为导引头提供注入信号。另外，各种搜索、跟踪算法的性能评估也需要这种动态红外图像作为信号源。 本文针对这一需求，对红外目标图像的动态生成技术进行初步探讨，仿真了红外成像制导导弹跟踪飞机目标的全过程，用软件编程实现了目标动态红外图像的生成。 首先分析了目标和背景的红外辐射特性以及红外辐射在大气中的衰减，讨论了干扰弹的建模及投放时刻的确定，总结出目标和背景红外辐射亮度的工程计算方法，大气透过率的工程计算方法。 接下来论述了本文动态生成红外图像的设计思路和实现方法。 最后结合本文设计的“红外目标图像生成软件”，详细论述了红外目标图像的建模与生成，包括目标的几何建模、目标的3DS模型读取、目标的坐标转换、以OpenGL图形库为核心的叁维场景绘制和动态红外图像生成，保存和加载等。 本文的研究在红外成像制导仿真工作中有着重要的实际意义，生成的红外目标图像逼真，大大提高了红外图像的生成速度。在离线方式下，采用硬件加速后的帧速可以达到100帧/秒以上，更好地满足了红外成像制导仿真高速、实时性的要求。论文的研究方法和采用的关键技术，对今后开展红外目标图像的动态仿真生成研究具有参考价值。
周须峰[3]2002年在《红外目标图像计算机生成与控制技术》文中研究说明仿真技术是降低武器系统研制成本、缩短研制周期、提高效费比的关键。红外成像导弹半实物仿真技术是研究和发展红外寻的制导系统的一项先进技术，为鉴定成像制导导弹的性能提供了快速、经济而又有效的手段。 红外场景仿真器是对红外成像制导导弹进行半实物仿真的关键设备。利用计算机—MOS热电阻阵模拟产生红外场景的新技术成为当前及未来红外场景仿真器的发展趋势，其中的关键技术之一是由计算机实时模拟生成逼真的动态红外图像。 本文主要探讨了动态红外图像的计算机生成技术，仿真了红外成像制导导弹跟踪飞机目标的全过程，用软件编程实现了目标动态红外图像的生成，并与红外摄像机拍摄的真实背景红外图像进行合成，模拟出真实导引头视场中场景的红外图像。通过一组硬件设备，输出合成后的红外图像以驱动MOS热电阻阵模拟产生真实场景的红外辐射。 在论文中，讨论了干扰弹的建模，分析了红外辐射在大气中的衰减，总结出大气透射比的工程计算方法，论述了本文动态生成红外图像的设计思路和实现方法。 在设计“红外图像生成与处理软件”的工作中，还详细论述了视频采集、AVI文件的读取、数字图像处理、图像数据输出，简要叙述了目标红外图像的几何建模、目标的3DS模型读取、目标的坐标转换以及动态目标图像生成中用到的关键技术。 软件生成的红外图像逼真，生成速度快。图像驱动MOS热电阻阵时，采用硬件加速后的帧速可以达到150帧/秒以上，较好地满足了红外成像制导仿真高速、实时性的要求。
李江涛[4]2010年在《基于波段拓展的多波段红外图像仿真》文中指出目前,红外图像仿真技术已经成为一个重要的研究课题,该技术为目标红外辐射特性的研究提供了有效的手段。本文基于红外成像基本理论,研究了一种由单一波段实测数据得到双波段红外图像的方法。该方法首先对实测红外数据建立反演模型,由热像仪拍摄所得某波段红外图像得到目标表面的真实红外辐射。其次由目标表面的真实红外辐射反推出对应的温度值,再由此温度利用普朗克公式在拓展波段内积分,得到拓展波段的辐射值,最后量化为红外图像。文中就实测数据由中波波段到长波波段的拓展和由长波波段到中波波段的拓展展开研究,得到双波段的红外数据,对其编码存储,并从图像特征和辐射统计特性两方面对仿真图像和实测图像进行比较。最后以反演和拓展的结果为纹理,建立反映目标红外辐射场的叁维几何模型,利用可编程渲染流水线技术,实现了目标在叁维空间的实时双波段红外图像生成。
王霄[5]2017年在《空间目标红外成像建模与仿真》文中提出红外成像仿真技术是基于计算机仿真的红外成像系统的内场测试技术,在一定程度上弥补了外场测试中耗费大量人力、物力和财力的不足,对于红外成像系统研制周期的缩短、图像处理算法的研究以及复杂条件下红外图像的获取起到了重要的作用。目前空间目标场景的仿真多研究目标本身的辐射,而忽略了目标对太阳和深空背景的反射辐射,并且对双波段的目标仿真研究也较少,大多用在目标识别方面。为此,本文在总结了现有的红外场景仿真方法的基础上,结合深空背景中空间目标的红外辐射理论以及计算机图形学的技术,研究了空间目标动态红外图像的生成技术以及双波段红外图像仿真。本文对深空背景中的空间目标建模与仿真技术进行了深入的探讨,主要完成了以下几个部分的工作:(1)从STK中导出空间目标在特定时间段的轨道数据和姿态数据,用以计算目标在轨道中的位置以及受照角系数,基于节点网络法和热平衡理论,构建目标表面节点的热平衡方程,从而计算空间目标表面的温度分布。(2)根据计算机图形学的理论进行一系列坐标变换,结合目标的红外辐射模型,渲染输出目标的红外图像,实现了Open GL渲染引擎的主要功能。(3)建立了深空中探测器的效应模型,考虑了诸多因素,包括相机光学系统的口径、光学透过率等效应,最终生成了目标的灰度图像,直接反映了探测器光敏元上的能量分布。本文比较完整的实现了空间目标红外场景仿真的过程,为进一步的图像处理和融合技术创造了条件。
黎建军[6]2007年在《基于测量数据的目标红外图像仿真》文中研究表明红外图像仿真技术是一个重要的研究课题,是红外成像制导系统仿真中的一个关键环节。本文从红外成像的基本原理出发,提出了一个基于测量数据的目标红外图像仿真方法。首先,通过对热像仪进行标定,将测量电平值转换成目标的等效黑体温度;利用调制传递函数理论建立系统效应修正模型,去除成像系统对场景辐射的空间传递效应;根据辐射在大气中的传输特性建立大气效应修正模型,获得目标表面的原始辐射数据。然后,建立目标的叁维几何模型,将辐射数据映射到叁维模型上,重构目标在叁维空间中的红外辐射特性;利用可编程流水线技术生成目标的动态红外图像。最后,从探测器的红外辐射计算方程出发,建立大气路径辐射、天空背景辐射和太阳辐射的红外图像仿真模型,分析环境辐射对目标红外图像的影响。
林向阳[7]2008年在《空中目标与背景的红外图像仿真技术研究》文中研究说明红外技术已广泛应用于军事和民用领域,基于红外技术自身的特性及其在军事领域的重要性,各发达国家都争相发展红外技术。红外仿真技术是红外技术中的一个分支领域。很多限制条件下无法获得的红外图像均可由计算机仿真生成。随着现代科技和计算机技术的发展,使用计算机对红外图像进行纯软件模拟仿真成为可能。基于红外图像仿真在军事上的广泛应用,空中目标和背景的红外仿真以及合成技术成为一个重要的发展方向。本文对红外图像的成像机理、红外成像仿真的对象分类和红外图像仿真的基本原理进行了研究。确定空中目标和背景的红外图像仿真技术为研究范围,对飞机目标和云背景的红外图像仿真技术,以及红外图像在大气中的传输处理与目标和背景红外仿真图像的合成技术进行了重点研究。在飞机目标的红外图像仿真研究中,首先使用3DMAX软件建立了飞机目标的几何模型,并以传热学和红外辐射基本原理为基础,分别就低速运动目标的红外成像模型和高速运动目标的红外成像模型建立目标表面片的叁维热平衡方程,经过半经验模拟近似仿真方法,仿真生成飞机目标的零视距红外图像。在云背景的红外图像仿真研究中,针对云背景的红外图像特点,采用基于图像统计模型的仿真方法,对真实红外云背景图像的小波系数的统计特性进行分析,本文采用小波变换中的Curvelet变换和Steerable Pyramid小波分别对输入的真实红外图像进行统计分析,得出云背景基于两个小波系数的统计特性,在此基础上对云背景红外成像图像进行仿真。为了更好地达到真实红外图像的效果,我们利用经典的MODTRAN模型仿真出不同天气状况下的大气对红外目标仿真图像传输的影响,然后与仿真的云背景红外图像进行合成。最终生成含有飞机目标的云背景的红外仿真图像。
李振[8]2016年在《预警机蒙皮红外特征与成像仿真技术研究》文中指出预警机(AWACS)是一种集指挥和预警于一体的飞机,是现代空战的空中指挥中心,预警机的重要性日益彰显,对其进行有效的探测和打击对空战的胜利至关重要。近年来,随着隐身材料的广泛应用,雷达探测技术的发展遇到了瓶颈,与此形成对比的是,这类目标运动速度高、红外辐射强烈,有利于通过红外技术达到识别和探测的目的。预警机蒙皮红外辐射特征明显,有利于进行红外探测和成像,进而实现对预警机的探测和打击,具有重要的研究意义。本文分析了空间大气环境的特点,提出了大气透过率计算模型,分析了斜程探测下的短、中、长波红外的大气平均透过率。重点对预警机进行实体建模,并根据真实飞行环境进行了CFD仿真,利用仿真数据和相关算法对蒙皮进行红外辐射特征计算分析。在对蒙皮进行红外特性分析的基础上,利用空间坐标变换和投影映射的方法,仿真得到机身蒙皮的红外图像。最后,对运动中的探测器整流罩进行气动热仿真分析,研究了整流罩气动热对红外成像和探测的影响,提出整流罩温度控制指标。本文主要分为四个部分进行介绍:1.以红外辐射基本理论为基础,先介绍了空间大气的分子密度、温度和压强等参数,并由此提出红外波段大气平均透过率的计算步骤,根据预警机的飞行特点,计算了不同探测行程下的大气平均透过率,为对预警机进行红外辐射特性分析和红外图像仿真提供了重要参数。2.针对预警机的红外特性,对预警机蒙皮的红外辐射特征进行分析,利用SolidWorks软件对预警机建立实体模型,然后用ICEM-CFD软件建立仿真模型并完成网格划分,用Fluent软件对预警机进行CFD仿真,考虑太阳辐射原因得到蒙皮温度分布情况,结合遮挡和消隐相关算法,计算出不同探测方位和探测角度下预警机蒙皮的红外辐射特征,并将分析结果与相关数据进行对比。3.根据对预警机蒙皮红外特征仿真分析的数据,建立红外成像仿真系统模型,利用空间坐标变换和投影映射的方法,并考虑到目标背景和噪声的影响,对预警机蒙皮的红外成像技术进行仿真分析。4.最后,将探测器整流罩气动热看作是环境背景热噪声,对不同运动速度下的整流罩进行建模仿真和气动热分析,研究整流罩气动发热对红外成像结果的影响,并根据红外探测系统的信噪比,提出探测器整流罩温度控制相关指标。
何健[9]2016年在《基于彩色编码的纹理映射与红外仿真技术研究》文中进行了进一步梳理红外成像技术对于一个国家的军事方面和国民经济方面发挥着举足轻重的作用。红外场景仿真由于本身具有物理可信度、无破坏性、可重复使用、不受天气和地理环境因素限制、灵活、用途多样化等优点,因而越来越多的研究者加入到研究该技术的队伍当中。红外仿真中,目标的仿真方法通常是将红外图像映射到叁维模型上,这样仿真的红外目标因为映射图像缺乏叁维信息而不够精确,因此本文研究了一种基于彩色编码的纹理映射方法。首先,在已知场景目标叁维模型和其红外图像的情况下,仿真出与红外图像中目标姿态一致的叁维模型,以获取红外图像中目标的纹理映射关系。其次,利用基于彩色编码的纹理映射方法,提取红外图像中目标表面可见部分的纹理,并且将其映射到彩色编码模板。然后,将用模糊算法处理过的彩色编码模板的结果纹理映射到叁维模型上;最后,使用phong光照模型对渲染目标模型进行辐射能量分析,去除各种因素产生的影响,包括强点光源的镜面反射、漫反射以及环境反射,渲染出目标的红外本征辐射结果。可以使用不同角度的目标红外图像,反演各个角度的红外目标,从而获得更丰富、更真实的红外目标。
参考文献：
[1]. 实时红外目标—背景图像合成技术研究[D]. 张凯. 西北工业大学. 2004
[2]. 红外目标图像建模与仿真[D]. 简爱平. 西北工业大学. 2001
[3]. 红外目标图像计算机生成与控制技术[D]. 周须峰. 西北工业大学. 2002
[4]. 基于波段拓展的多波段红外图像仿真[D]. 李江涛. 西安电子科技大学. 2010
[5]. 空间目标红外成像建模与仿真[D]. 王霄. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所). 2017
[6]. 基于测量数据的目标红外图像仿真[D]. 黎建军. 西安电子科技大学. 2007
[7]. 空中目标与背景的红外图像仿真技术研究[D]. 林向阳. 哈尔滨工业大学. 2008
[8]. 预警机蒙皮红外特征与成像仿真技术研究[D]. 李振. 电子科技大学. 2016
[9]. 基于彩色编码的纹理映射与红外仿真技术研究[D]. 何健. 西安电子科技大学. 2016
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