復(fù)雜背景下空中目標(biāo)紅外圖像仿真研究.pdf

1、紅外成像仿真是一種利用計(jì)算機(jī)模擬生成真實(shí)紅外場景圖像的技術(shù)。由于它被廣泛的應(yīng)用于國防、軍事以及航天等領(lǐng)域，所以受到了越來越多國內(nèi)外研究人員的重視。隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷更新和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)模擬生成紅外場景圖像，已經(jīng)成為了原始紅外圖像獲得的一個(gè)重要渠道。利用計(jì)算機(jī)模擬生成的紅外場景圖像，可以作為紅外成像制導(dǎo)等仿真等系統(tǒng)的原始紅外圖像輸入，從而可以降低這些系統(tǒng)的研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，提高研發(fā)效率。所以，對于紅外成像仿真的研究

2、有著重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文以復(fù)雜背景下的空中目標(biāo)作為研究對象，論述了三維場景的紅外圖像仿真方法。選取導(dǎo)彈作為所研究的空中目標(biāo)，用Multigen Creator軟件建立了導(dǎo)彈的三維幾何模型。根據(jù)紅外輻射理論建立了導(dǎo)彈彈體和尾焰的紅外輻射模型，并考慮了大氣衰減的影響，在OpenGL環(huán)境下完成了導(dǎo)彈目標(biāo)的紅外圖像仿真。其中，在對導(dǎo)彈尾焰進(jìn)行紅外仿真時(shí)，采用了粒子系統(tǒng)的方法，并把導(dǎo)彈尾焰的紅外輻射模型引入了粒子系

3、統(tǒng)，使得導(dǎo)彈的尾焰不僅在形態(tài)上更加逼真，而且尾焰的紅外特性也更加準(zhǔn)確可靠。
　　 對復(fù)雜背景的紅外圖像仿真，本文采用的方法是根據(jù)背景的可見光圖像轉(zhuǎn)換為紅外圖像。所研究的復(fù)雜背景是地球的地面背景，首先建立了地球三維幾何模型，將地球的可見光圖像作為紋理賦予地球幾何模型表面，形成了地球的可見光模型。然后利用Vega軟件提供的材質(zhì)數(shù)據(jù)庫對地球的可見光模型進(jìn)行材質(zhì)賦值，再通過紅外傳感器模塊和大氣計(jì)算工具等，實(shí)現(xiàn)了由地球的可見光圖像到紅外圖

4、像的轉(zhuǎn)換。其中，為了方便對地球的可見光模型進(jìn)行材質(zhì)賦值，預(yù)先采用了基于感興趣區(qū)域的K均值聚類算法對地球的可見光圖像進(jìn)行了區(qū)域分割。
　　 最后運(yùn)用了OpenGL與Vega的混合編程方式實(shí)現(xiàn)空中目標(biāo)和復(fù)雜背景的紅外圖像合成。研究了在合成過程中如何確定導(dǎo)彈在整個(gè)紅外場景圖像所處的位置和姿態(tài)的問題。并利用已知的材質(zhì)紅外特性，通過理論計(jì)算得到的紅外輻射亮度值與Vega軟件的仿真圖像灰度值的對比，確定了Vega軟件內(nèi)部的灰度映射關(guān)系，進(jìn)而