红外多光谱仿真中的建筑物间辐射影响研究

为了对建筑物间相互辐射影响的重要性进行评估，为多光谱仿真方法和ATR算法的研究提供理论支持，在3~5μm和8~12μm两个波段分别进行了研究，并建立了建筑物间相互辐射影响的计算模型。当存在太阳直接辐射时，建筑物相互间的辐射影响在3~5μm波段可以忽略不计，而在8~12μm波段相互影响明显，不能被忽略。建立了有两个冷却塔的虚拟场景，选取了8、9、10、11、12μm为研究波长，针对冷却塔间的相互辐射影响进行了数值模拟计算，其中8、9、10μm三个波长的相互辐射影响较大，超过了总体辐射能量的10%，而11μm和12μm相对较小。对冷却塔间的辐射影响进行了场景仿真，仿真结果体现了不同波长的辐射影响随辐射距离的变化情况。

红外多光谱图像仿真方法研究

针对光电武器研制过程中多光谱图像获取困难的问题，提出了一种通过三维立体场景生成红外多光谱仿真图像的方法。该方法能够生成三维场景任意角度的红外仿真图像，并形成特定波长范围的数据立方体。在3～5μm范围内对特定目标进行了仿真实验，以0．005μm为步长生成了包含401张红外图像的数据立方体。为体现反射光的方向特性，推导了一种基于Phong模型的BRDF模型，并应用于对方向性较强的太阳直接辐射的反射在红外波段的计算，并在3～5um范围生成了具有方向特性的红外仿真图像立方体。一系列实验数据表明，该仿真方法可快速生成红外多光谱图像数据立方体，而BRDF模型能够真实地反映反射的方向特性，提高了仿真图像的逼真度。

基于可见光光谱图像的红外多光谱图像仿真生成

阐述了红外多光谱图像仿真技术的意义和原理,研究了一种红外多光谱图像的仿真生成方法。提出了一种基于可见光/近红外波段多光谱、超光谱图像数据的地面场景建模方法,以及无监督分类方法和有监督分类方法相结合的地物像元分类、匹配、标记的策略,可以高效地解决像元地物自动匹配标记的问题。利用RGB彩色图像验证了这一方法,在将图像分割后为每类像元赋予相应的红外发射率数值,生成了4个红外波段的多光谱仿真图像,验证了该方法的可行性,指出了多光谱、超光谱图像数据在仿真应用中的各自特点。从仿真结果可以看出:不同波段图像中目标和背景之间呈现不同的特征。该方法可以生成空间形貌和辐射特征接近真实环境的红外多光谱仿真图像,对长波红外波段的多光谱成像探测仪器的研制和目标、背景光谱特征分析与探测算法的研究具有一定意义。

基于光谱的渲染技术及其在多光谱颜色再现中的应用

多光谱成像技术是不同环境下高保真物体颜色再现的关键。在计算机图形学中,采用基于光谱的彩色渲染方法使成像的物理意义明确,比传统的红绿蓝(RGB)三通道彩色渲染方法在应用上有明显优势。讨论了多光谱成像的基本原理,分析了图形学中对成像模型所做的必要近似,并展示了光谱合成颜色的基本方法,介绍了所采用的多光谱渲染器实现方案以及实现上应该注意的问题。以4个实例,从不同方面分析了基于光谱的渲染技术在颜色评价、各种材料物体的外观再现、不同光源对物体表观颜色的影响以及材料反射率重建算法分析等的应用,展示了基于光谱的渲染技术广泛的应用前景。