强红外热辐射背景下的成像仿真

空间目标的红外特性建模与仿真

1
华中科技大学硕士学位论文
1.2 国内外研究现状
红外成像仿真的种类，若根据目标与背景所在的地理位置、高度或性质的不同，可分为以下四类对象[10]的红外仿真，即：空间目标与深空背景、空中目标与天空背景、海面目标与海洋背景、地面目标与地物背景。本课题主要研究的是空间目标与深空背景的红外成像仿真。下面分别介绍空间目标红外特性和太空红外场景的国内外研究现状。 1.2.1 目标红外辐射特性研究目标的红外辐射特性研究对于红外成像系统的研制、目标的红外隐身设计、仿真训练及实战均具有重要意义。典型的目标有坦克装甲车辆、船舰、飞机、导弹以及卫星等等，国内外针对坦克[11-12]、船舰[13-14]与飞机等军用目标的红外辐射特性进行了大量研究。相对而言，卫星红外辐射特性研究得较少。从查阅文献来看，国内仅有文献[9,15-16]对卫星红外辐射特性进行了研究，专门对卫星红外辐射特性进行研究的文献还不多。尽管研究卫星红外辐射特性的专门文献较少，然而我们仍然可通过查阅相关或相近文献来建立相应计算模型，进而对卫星红外辐射特性进行研究。与可见光波段不同，卫星红外辐射特性受到卫星自身红外辐射影响。而由普朗克定律可知，卫星表面自身红外辐射又受卫星表面温度影响，卫星红外辐射特性研究必然要涉及到卫星温度数值计算。国外对卫星温度分布进行了大量理论和实验研究，建立了一系列卫星温度场数值计算方法，典型有以下两类计算方法：一类计算方法是热网络法，该方法较为简单，计算精度也能达到一定的要求，但不能给出卫星表面较为精细的温度分布，因而依此计算得到的卫星表面红外辐射亮度分布较为粗糙。另一类计算方法是建立三维卫星温度计算模型，该方法获得的温度较为精确，可以给出卫星表面较为精细的温度分布，便于进一步计算卫星红外辐射通量分布。国外较早就开展了这方面的研究，现已开发出了较为成熟的计算分析软件，比如美国宇航局与欧洲宇航局研制开发的 SINDA，TRASYS 与 ESATAN。国内，在卫星温度场的模拟工作方面，潘增富[17]详细论述了航天器热计算中的稳态温度场计算的

海面背景红外图像建模与OpenGL仿真

( 7)
式中, ∃ p 为涌浪波峰方向。 kp 可根据涌浪波峰频率
p 求出:
2
kp =
p
g
。
( 8)
由
PSD
1 /2 sw e
ll的傅里叶逆变换可导出波形高度谱:
Z ( r ) = 8## %k # A # e - 4#2%2k r2 # cos( kp r ) ( 9)
P
SD
1/2 sw e l
1 海面几何建模
在红外图像建模时, 首先应建立海面背景的几何模型, 海面几何建模是红外辐射建模的基础。根据海
20
电光与控制
第 16卷
洋物理学分类, 海浪主要包括风浪、涌浪和近岸浪。本文研究深海背景红外图像, 因此主要考虑风浪和涌浪模型。另外为了增强真实感, 增加三角浪建模 [ 1] 。
第 16卷第 11期 2009年 11月
电光与控制 E lec tron ics O ptics& Contro l
V o .l 16 N o. 11 N ov. 2009
海面背景红外图像建模与 O penG L 仿真
蒋万秋, 赵云峰, 袁水平
(中国人民解放军 91245部队, 辽宁葫芦岛 125005)
1. 1 风浪模型海浪运动是一种复杂的随机过程, 因此采用特征
谱以随机过程来描述海浪是海洋学中有效的海浪研究
方法之一。对于深水波, 根据线性波浪理论, 可以通过无限个随机的余弦波叠加的线性波 !( 或称为重力波 ! )构造海浪波面。除了暴风雨天气外, 它们可以很真实地表示典型的海面形状。
JIANG W anqiu, ZHAO Yunfeng, YUAN Shuiping

基于Vega的红外目标成像仿真研究

常是层流，在飞机的后部经常是紊流。蒙皮表面驻点温度的计算公式为［］
红外目标成像仿真多用于模拟训练或视景仿真系统，其实现方式主要有半实物仿真和计算机成像
口和高温尾焰的红外辐射。
１．１蒙皮的红外辐射模型
仿真两种。相对于半实物仿真，计算机成像仿真具有开发周期短、实现成本低、可移植性高等优点。以飞机类红外Ｅｌ标为例，介绍一种基于视景仿
计算工具ＭＡＴ、ｊ维建模工具Ｃｒｅａｔｏｒ和开发工具ＶＣ＋＋６．０实现红外目标成像仿真的设计流程，给出了红外目标仿真图像，为类似
的红外目标成像系统提供了参考。关键词：Ｖｅｇａ；红外成像；仿真
中图分类号：ＴＮ２１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３～１２５５（２０１３）一０３ — ００７３ — ０４
ａｉｒｃｒａｆｔｓｋｉｎ，ｅｘｈａｕｓｔｎｏｚｚｌｅａｎｄｌａｆｍｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅＩＲｒａｄｉａｔｉｏｎｍｏｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｅｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｏｌ，ｔｅｘｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｍａｐｐｅｒ（ＴＭＭ）ｔｏｏｌ，ｍｏｓａｒｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｔｏｏｌ（ＭＡＴ），

一种实时红外场景仿真方法研究的开题报告

一种实时红外场景仿真方法研究的开题报告
引言：
红外仿真是现代红外技术应用领域中的一项重要技术。

它通过对红外特性进行模拟，能够大大缩短新产品研发周期，提高产品研发成功率。

目前，红外仿真技术已经在很多领域得到应用，比如红外成像、红外检测、红外遥感等。

由于红外仿真技术所使用的物理模型和算法十分重要，在实际应用中需要不断地研究和优化，以满足各种实际应用场景的需求。

本文主要研究一种实时红外场景仿真方法，通过对红外相机成像原理的分析，建立红外场景仿真模型，研究并优化实时仿真算法的实现方法，从而实现红外场景的即时仿真。

本论文的成果将可用于红外技术的教育培训、系统研发及应用等方面。

论文结构：
本文共分为五个章节，具体如下：
第一章：绪论，主要介绍论文研究的背景意义、目的、意义和研究现状。

第二章：红外场景成像原理分析，介绍红外相机的成像原理，包括热辐射定理、辐射计算、热传输计算等。

第三章：红外场景仿真模型建立，通过对不同红外目标的特征分析，建立多种红外目标模型，并构建出红外场景仿真模型。

第四章：实时场景仿真算法研究，介绍实时仿真所需要的基础知识和算法，并对仿真过程中可能遇到的问题及解决方法进行探讨。

第五章：实验与分析，通过实验验证实时仿真方法的可行性与有效性，并对研究成果进行分析和评估。

论文预期成果：
1. 了解红外场景成像的原理和应用；
2. 建立多种红外目标模型，包括有实物模型和计算机模型两种；
3. 优化实时红外场景仿真算法，实现红外场景的实时仿真；
4. 验证实时仿真方法的可行性和有效性，为红外技术的产品研发与应用提供支持。

基于海天背景的红外图像生成方法

ｍｅｈｄｂｓｄｏｈｇｏｔｒｓｐｏｏｅｎｏｄｒｔｅｈｅｉｆａｅｍａｅｅｇｎｒｔｄｂｔｏａｅｎｔｅＶｅａｓｆｗａｅｉｒｐｓｄｉｒｅｏｌｔｔｎｒｒｄｉｇｓｂｅｅａｅｙａｃｍｐｔｒｎｔｅｍｅｈｄ，ｒｔｔｅＣｒａｏｏｗａｅｉｓｄｔｓａｌｈａｔｒｅｄｍｅｓｏａｅｍｅｒｃｏｕｅ．Ｉｈｔｏｆｓ，ｈｅｔｒｓｆｉｔｒｓｕｅｏｅｔｂｉｈｅ — ｉｎｉｎｌｇｏｔｉｓ
・使用边界体・使模型对象实例化・运用布告板技术・使用ＦＴ格式文件 ห้องสมุดไป่ตู้Ｓ
２开发软件
２．ｕｌｉｎｒａｏｒ１ＭｔｇｅＣｅｔ
３２红外辐射的建模方法．通过Ｖｇｅａ软件的基本模块、Ｓｎｏ专用模ｅｓｒ块以及软件自带的ＴＭＭ工具和ＭＡＴ工具对目
３红外图像生成方法
３１目标的几何建模．
根据实际应用情况，海天背景下的目标主要为导弹、飞机和舰船。为了在场景中显示目标
ｍｏｅ；ｔｅ，ｔｅＴＭＭｎＡＴｏｌｎｎｏＶｉｉｎａｄＳｎｏＷｏｋｏｕｅｎｔｅＶｅａａｅｄｌｈｎｈａｄＭｔｏｓａｄＳｅｓｒｓｏｎｅｓｒｒｓｍｄｌｓｉｈｇｒ
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

空中目标红外辐射仿真研究

ｔｅｉｌｙｔｅｉｅｈａｉｎａｃｌｔｎｆｂｃｇｏｎｎｉｈｏｒｅ，ａｄｔｅｃｌｕａｉｅｍｅｈｄｏｇｎ，ｈｓｓａｓｓｎｈｓｚｓｔｅｒｄａｔｃｌｕａｉｓｏａｋｒｕｄａｄｌｔｓｕｃｓｎｈａｃｌｔｔｏｆｉｏｏｇｖｍａｉｇａｈｅｅｈａｃｌｔｏｓｏｏａａｉｎｅｐｃｒｌｒｄａｃ，ｒｄａｔｉｔｎｉｆｓｎｌｏｒｅａｄｂｃｇｏｎａｉｎｅｃｉｖｓｔｅｃｌｕａｉｎｆｔｔｌｄａｃ，ｓｅｔａａｉｎｅａｉｎｎｅｓｔｏｉｇｅｓｕｃｎａｋｒｕｄｒｄａｃｒｙ
维普资讯
螂毫滴黼一
ＥＣ０电子ＵＭＴＮ（ＬＲＩＭＳＥＮＴＨＬＹＥＮＥＲＩＣ０ＧＴＣＡＦＥ）测量技术
空中目标红外辐射仿真息工程学院北京１０８）００３
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｈｓｓｔａｋｈａｉｅａｄｆｒｉｎｐｏｕｔｎｏｉｌｔｎｔｃｎｑｅｏｆａｅａｉｎｈｒｃｅｉｔｆｅｔｅｉｒｃｓｔｅｎｔｎｅｇｒｄｃｉｆｓｍｕａｉｅｈｉｕｆｉｒｒｄｒｄａｔｃａａｔｒｓｉｏｖｏｏｏｎｃａｒｔｒｅ．ｈｏｎａｉｎｏｓｅｙｏｏｕｅｉｕｅｔｃｎｑｅｅｏｙａｉｓｈｒｌｔａｓｉｓｏｅｈｉｕｉａｇｔＯｎｔｅｆｕｄｔｏｆｍａｔｒｆｃｍｐｔｒｆｒｅｈｉｕ，ａｒｄｎｍｃ，ｔｅｍａｒｎｍｓｉｎｔｃｎｑｅｇａｄｒｄａｔｐｉｓｔｅｈｓｓｍｐｏｅｈｌｔｆｗｃａｔｎｐｒｉｌｌｏｉｍｓｗｈｃａｈｅｅｎａｉｎｏｔ，ｈｔｅｉｃｉｒｖｓｏｉｉｌｓｃｏｈｒａｄａｔａｇｒｔａｈ，ｉｈｃｉｖｍｏｅｉｇｎｄｌａｄｎｃｍｐｔｔｎｏａｇｔｒｆｅｔｎｏａｉｔｎｆｏｔｅｓｎ，ｃｏｄｎｈａｔｎｕｆｃａｉｔｎｏａｇｔｏｕａｉｆｔｒｅｅｌｃｉｆｒｄａｉｒｍｈｕｏｏｏｌｕｓａｄｔｅｅｒｈａｄｓｒａｅｒｄａｉｆｔｒｅ．Ｔｈｏｅ

科普小文：红外成像制导——看的清,打的稳

类。

早期的对空导弹大多采用红外点源制导，这种制导方式虽然结构简单、成本低、动态范围宽、响应速度快，但它从目标获取的信息量较少，抗干扰能力差，制导精度受到限制，也没有区分多目标的能力，因此红外制导近年来的发展方向就是红外成像制导。

红外成像就是通过红外探测器捕捉物体向外辐射的红外能量，由于物体各个部位的红外辐射能量的强度是不同的，因此红外探测器可以将物体上细微的红外辐射能量差别记录下来并生成像素，再通过不同的像素形成图像信息，这种图像信息可用于分辨目标和周围背景的特征，并且可以生成可见光图像以视频显示输出。

红外图像的质量与电视相近，原理也与电视摄影机差不多，只不过摄影机生成图像靠的是捕捉可见光信号，红外成像导引头则捕捉的是红外线信号，两者利用了不同的能量媒介。

军用机场的红外成像图像么区别呢？简单说就是对付同样的战斗机目标时，非成像的红外导引头看到的目标是一个模糊的亮点，而成像导引头看到的目标就是一个比较具体的飞机形状了，飞机每个部位的热辐射信号都被捕捉下来并生成红外图像。

可见红外成像制导相比非成像制导而言，最大的优势之一就是具备了更好的目标识别能力和抗干扰能力，因为后者看到的只是一个亮点，假如目标释放出一个更大的热源（红外干扰弹），则非成像导引头就会跟踪上这个假目标，而丢失了真正的目标。

而红外成像导引头虽然可能看的还是比较模糊，但已经足以帮助弹上制导系统将真实目标与干扰源区分开来，传统的闪光弹和照明弹对它的干扰基本上没有效果。

红外成像制导的这个优势，最终将淘汰非成像红外制导。

我国新一代空空格斗弹、便携式防空导弹、舰载近防导弹也都配备了先进的红外成像导引头。

美国F-22战斗机的红外成像图像战斗机释放红外干扰弹红外成像制导还有一个特点是可以在夜间使用，这主要是相比可见光成像而言的。

可见光（也就是人眼能够感知的那部分电磁波）在夜间能见度较差的情况下是无法作用的，而任何温度在绝对零度以上的物体都会向外辐射红外能量，所以在夜间，红外成像制导仍然有效。

海天背景红外成像仿真系统

海天背景红外成像仿真系统
李良超;吴振森;杨瑞科
【期刊名称】《红外技术》
【年(卷),期】2007(29)5
【摘要】设计了海天背景红外成像仿真系统:利用大气传输软件Modtran计算天空背景和太阳的红外辐射;基于JONSWAP海谱模型构建二维海面;基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射;最终可获得海天背景红外仿真图像.对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义.
【总页数】4页(P288-290,296)
【作者】李良超;吴振森;杨瑞科
【作者单位】西安电子科技大学理学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学理学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学理学院,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.海天背景下红外小目标检测的背景抑制及海天线检测方法 [J], 杨俊彦;逄浩君;曹耀心;宋敏敏
2.海天背景下三维目标红外成像仿真方法研究 [J], 曾一凡;刘建平;王元斌;王鹏;田金文
3.海天背景红外幅射模型的初步建立：晴空背景情况 [J], 王福恒;李仲初
4.海天背景下红外目标的检测与识别研究 [J], LIN Fenghui
5.基于多线性Fukunaga-Koontz变换的\r海天背景中红外小目标检测 [J], LIU Yong;HUANG Jiawei;SUN Shuaicheng;XU Qihua;LIU Ruiming;CHEN Chuang;GUO Rui
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基于Creator和Vega的红外SAR成像仿真

基于Creator和Vega的红外/SAR成像仿真作者：刘法龙刘俊赵宗贵谷雨来源：《现代电子技术》2014年第04期摘要：在此使用Creator软件建立了带纹理的目标三维模型，以及利用Vega的TMM和MAT工具分别对目标纹理和大气环境进行了建模。

基于Vega及其扩展模块远红外传感器仿真模块对红外图像进行了仿真；基于Vega及其扩展模块雷达仿真模块对SAR成像进行了仿真。

针对同一场景、同一目标的红外/SAR图像融合过程中存在的图像获取问题，提出一种对同一探测目标的半真实半仿真图像获取方法；使用传感器视效模拟模块进行同一时刻、场景和大气条件下的SAR图像和红外图像仿真。

使用Cretor和Vega软件生成红外/SAR图像具有周期短、实时性高的特点，可以很好地解决红外/SAR图像获取难的问题，在军事与民用领域中均有广泛的应用。

关键词：红外图像； SAR图像；计算机仿真； Vega；Creator中图分类号： TN919⁃34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）04⁃0104⁃04IR/SAR iimaging simulation based on Creator and VegaLIU Fa⁃long1， LIU Jun1，2， ZHAO Zong⁃gui2， GU Yu1（1. College of Automation， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou 310018， China；2. The 28 institute， China Electronics Technology Group Corporation，Nanjing 210000，China）Abstract： A three⁃dimensional target model with texture was built with Creator software. The models of the target texture and atmospheric environment were established by means of TMM and MAT tools in Vega. The infrared image is simulated on the basis of Vega and its expansion module （far⁃infrared sensor simulation module）. The SAR imaging is simulated on the basis of Vega and its expansion module （radar simulation module）. In order to solve the problem existing in the same scene and same target infrared image/SAR image fusion， a acquisition method of the half⁃realhalf⁃simulication image of same target is proposed. The sensor simulication visual module is used to simulate the SAR image and IR image in the same time， scene and atmospheric condition. Using Creator and Vega softwares to generate infrared/SAR images has the characteristics of short cycle and high real⁃time features， which can solve the problem of IR/SAR image acquisition. It has been widely used in military and civil fields.Keywords： infrared image； SAR image； computer simulation； Vega； Creator0 引言目前，红外与SAR图像在现代化战争中都发挥着十分重要的作用，在军事领域有着广泛的应用前景。

多运动平台红外场景仿真

，
ｔｒｅｓｍｏｉｇｍｏｅｎｅｏｓｒａｉｎｍｏｅａｅｎｖｒａｂｅａｉｎｐａｆｒｒｒｐｓｄＴｅｂｓｃａｇｔ ’ ｖｎｄｌａｄａｎｗｂｅｖｔｄｌｂｓｄｏｉｔｌｏｓｒｔｌｔｏｏｕｖｏｍｗｅｅｐｏｏｅ．ｈａｉｐｏｅｓｏｆａｅｃｎｉｌｔｎｆｒｍｕｔｌｖｎｌｔｒｓｗａｒｐｓｄｂｓｄｏｈｓｄｌ．ｉａｌ，ｔｅｒｃｓｆｉｒｒｄｓｅｅｓｍｕａｉｌｐｅｍｏｉｇｐａｆｍｓｐｏｏｅａｅｎｔｅｅｍｏｅｓＦｎｌｎｏｏｉｏｙｈｓｉｌｔｎｒｓｌｗａｉｅｒｅｉｉｇｔｅｐｏｏｅｒｃｓ．ｄｔｅｒｓｌｓｏａｅｐｏｏｅｉｌｔｎｍｅｈｄｍｕａｉｅｕｔｓｇｖｎｆｒｆｎｈｒｐｓｄｐｏｅｓＡｎｕｔｈｗｓｔｔｈｒｐｓｄｓｍｕａｉｔｏｏｏｖｙｈｅｈｔｏ
ＨＵ－ｅＸｕｆｎｇ，ＴＡＮＧｎｇｈｅＬＵＹｏ－，Ｈｕａｚｎｇｎ－ｈａ
（Ｔｅａ，ｎｖｒｉｆａｉｎｌｆｎｅｅｈｏｏｙＣａｇｈ４０７，ｈｎＡＲＫｙＬｂＵｉｓｔＮｔａＤｅｅｓＴｃｎｌｇ，ｈｎｓａ１０３Ｃｉａ）ｅｙｏｏ
出了目标辐射模型和目标群运动模型。然后，在分析多运动平台红外信息处理算法特点基础上，提出了基于虚拟观测平台的成像观测模型，并据此得到了多运动平台红外场景仿真的基本流程。最后，对提出的场景产生方法进