Infrared image simulation of ground maneuver target and scene

Infrared scene simulation has extensive applications in military and civil fields. Based on a certain experimental environment,object-oriented graphics rendering engine（ OGRE） is utilized to simulate a real three-dimensional infrared complex scene. First,the target radiation of each part is calculated based on our experimental data. Then through the analysis of the radiation characteristics of targets and related material,an infrared texture library is established and the 3ds Max software is applied to establish an infrared radiation model.Finally,a real complex infrared scene is created by using the OGRE engine image rendering technology and graphic processing unit（ GPU） programmable pipeline technology. The results show that the simulation images are very similar to real images and are good supplements to real data.

复杂背景下空中小目标动态红外成像仿真技术研究

空中小目标红外图像广泛应用于目标检测与识别和军事训练等领域,但这些数据获取成本极高,部分条件下的数据难以获得,因此,研究复杂背景下空中小目标红外图像仿真技术具有重要的研究意义。本文提出了复杂背景下空中微弱小目标动态红外成像仿真方法,并开发了相应的仿真软件。利用简化的三维目标模型模拟空中小目标,考虑大气传输效应,对目标自辐射和反射辐射进行建模。使用任意天空图像对背景初始化,通过相机透视模型调整可视区,并添加相机抖动模拟真实机载成像中的情况。利用泊松融合将仿真目标与仿真背景融合,并通过设置目标和相机的动力学模型,实现了任意数量飞行目标、飞行轨迹的动态仿真。为高效仿真不同背景、多种飞行条件下的空中小目标红外图像提供了一种思路。

基于靶标辐射元的IR-JST温度反演方法研究

红外成像干扰模拟靶标(JST)用以在红外成像导引系统(IRIGS)抗干扰性能测试中为IRIGS提供干扰源,目前普遍采用的数字仿真法受仿真精度的制约不能准确的模拟各类干扰源,为此本文提出了一种基于热电器件阵列的红外成像干扰模拟靶标生成方法。但是实验中发现在热像仪温度反演过程中,利用传统的黑体定标方法将引入发射率补偿误差,并且随着工作时间的增加,热像仪发生温度漂移现象,严重的影响了热像仪温度反演精度。针对以上问题,提出了一种基于靶标敏感单元的热像仪标定方法及漂移补偿算法,实验结果表明,该方法能够使热像仪温度反演误差由7℃降低至0.5℃。

基于变焦双波段设计的便携式红外目标模拟器

随着红外成像设备在军用和民用领域的大量应用,如何快速一致地判断红外成像设备的技术状态并分析和排除故障变得越来越迫切。提出一种基于变焦双波段的便携式红外目标模拟器,通过高精度黑体(-10~260℃温度可调、精度优于0.01℃)、卡片插拔式靶标、3倍连续变焦双波段投影结构设计来满足红外成像设备中波、长波及不同目标的检测需求。相比于其它模拟器,该模拟器兼顾双波段,提高了设备使用范围;可更换靶标、变焦投影有利于兼顾不同红外成像设备不同距离目标的模拟检测需求。从各项检测试验结果来看,该模拟器达到了预期的目标,满足了实用化的模拟检测需求,解决了成本过高的问题。

海面船目标红外图像的计算机模拟

在海面船目标独立红外图像理论模拟研究的基础上 ,探索了船目标与海天背景合成的红外图像计算机模拟原理和方法 .理论模拟采用将大气海面组成的背景与船目标分离成像 ,然后进行图像合成技术方案 .讨论了相关的原理和计算方法 ,用编制的计算和显示软件对典型实例进行了计算 .

目标高真实感红外图像生成方法

为满足仿真实验对高真实感目标红外图像的需求,提出了一种基于实测图像与三维数字仿真相结合的红外图像生成方法。通过测量获得物体表面实际辐射分布,以此为基础数据,建立真实温度分布的数学反演模型,生成目标红外纹理。再将纹理映射到几何模型,利用三维渲染技术生成高真实感红外图像。实验结果表明:该方法仿真灵活性高,生成的目标红外特征自然、准确,纹理细节丰富,图像实用性强。

空间目标红外成像特性建模与仿真

基于空间目标成像特性的几何模型,引入了区域分解、网格划分的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标红外光谱特性与成像特性的数学模型,给出了目标在探测器入瞳处及像面上的能量分布计算公式。基于目标和探测器的轨道参数,分析了空间目标的成像条件,给出了成像角度和成像尺度判断的数学依据。以风云一号卫星和伽利略卫星为例,根据目标的结构特性、材料特性、轨道特性等确定输入条件,计算获得了目标在探测器入瞳处的辐射照度及目标红外星等随时间的变化关系,同时获得了目标灰度图像随时间的变化特征。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标红外成像特性的动态模拟。

动态红外三角形目标及干扰模拟技术研究

针对圆型目标模拟器模拟来袭飞机或导弹等红外三角形目标逼真模拟问题,研究了动态红外三角形模拟技术。采用等腰三角形的几何原理,提出一种新型大小和方向连续可变而质心不变的等腰三角形光阑设计方法,实现了0°～3°大小、0°～360°方向动态可调的三角形目标;采用红外宽光谱偏振器组合技术,实现了目标源或干扰源的辐射强度0～100%的连续变化;采用二维平移台及可变圆形光阑,实现了干扰的大小变化及其轨迹变化;研究了基于Windows操作系统的实时控制技术,设计了包括MFC和RTSS双进程的主控软件,实现了控制指令500μs的实时响应。试验结果表明,带有干扰源的动态红外三角形模拟器能逼真模拟来袭飞机或导弹及释放诱饵的红外辐射特性变化过程。

空间锥形目标的红外成像仿真

由于应用需求的驱使,红外成像仿真技术越来越受到国际社会的关注,并已成为现代国防科技的关键技术之一。针对深空背景条件下的锥形目标,可利用结点热网络法求解其表面温度分布,然后计算目标与背景的红外辐射,再将探测器接收的辐射照度转化为灰度,并加入探测器自身效应的影响,就可仿真得到锥形目标不同成像状态的图像。此方法完整地实现了空间锥形目标在红外探测器上的成像过程,同时考虑了多种因素的影响,具有很高的真实性与逼真度,可为红外成像系统的研制及目标检测识别算法提供测试场景与依据。

海面目标与海天背景合成的红外图像数值模拟方法

在对海面目标红外图像理论模拟的研究中 ,已经能分别计算出目标和海面大气背景的红外图像 ,作者研究了在此基础上用数值方法模拟海面目标和海天背景合成的红外图像的计算原理和方法 。

红外动态场景目标模拟器系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的核心设备,具有重大的军事和经济意义。以某空地导弹成像导引头半实物仿真系统为应用对象,采用微反射镜阵列(DMD)为核心器件,设计开发了基于DMD的大场景红外动态目标模拟器系统。针对模拟器系统的分辨率、对比度、最小可分辨温差、灰度等级等关键技术指标,对DMD芯片的信号解码、图像规格化、同步驱动和脉宽调整等关键技术进行了研究和设计,并采用Sensor-Vision模块实现了基于DMD的红外动外目标模拟系统动态场景实时生成。该模拟器系统各项参数达到设计要求,逼真度高,取得了理想的应用效果。

红外目标模拟靶设计中的关键技术研究

对电阻阵列式红外舰船目标模拟靶的设计中的关键技术进行了探讨和论证。对参数中的红外靶标的温度、加热功率和辐射强度通过matlab进行了仿真;同时对红外靶标的分辨率的选择进行了探讨,提出了针对舰船特性的红外模拟靶的技术特点和实现方案并进行了必要的实验研究。同时文中针对电阻式红外舰船目标模拟靶的图像分辨率的选取和技术实现方案做了些有益的探讨。

烟幕对光电制导目标识别能力干扰效果研究

光电制导武器对目标的战场生存造成了巨大威胁,烟幕是对其有效干扰的一种重要手段。通过分析烟幕对可见光和红外辐射的作用原理,搭建了烟幕干扰实验平台,获得了烟幕对红外成像制导和景象匹配制导的干扰数据。对实验数据分析处理后的结果表明:烟幕能够有效降低红外成像制导系统的作用距离和目标识别能力,严重影响景象匹配制导算法的性能,甚至使其完全失效。

飞机红外辐射图像仿真研究

为研制火控雷达红外子系统训练模拟器,必须对飞机的红外辐射现象进行仿真研究,创建飞机与雷达的对抗环境,从而实现对抗训练。文章阐述了红外仿真的思想,采用3DSMax软件对飞机几何建模,以飞机典型部位的红外辐射特征为对象,通过输入飞机及大气的相关参数,对飞机的零视距离红外辐射出射度、大气透射率以及灰度值进行计算;以面向对象技术设计了仿真对象、类和人机接口,编程生成了飞机的红外仿真图像;通过对飞机三维可见光模型和典型频段的红外仿真图像进行分析,结果表明飞机红外辐射仿真图像能够满足某火控雷达训练模拟器研制的需要,对装备训练模拟器开发有一定参考价值。

用目标模拟器仿真真实目标能量的计算方法

光学制导导弹控制精度的提高导致对目标模拟器仿真的逼真度要求也越来越高,对目标逼真度的要求不仅体现在形状大小方面,而且在辐射能量的仿真方面.从通用目标模拟器仿真原理方面,分别推导了红外点源和红外成像目标仿真系统中目标辐射能量仿真的计算方法,给出了目标模拟器光学系统出瞳处的辐射照度计算公式,从中分析了影响辐射能量仿真的主要因素,从而能够在系统研制前对目标的辐射能量进行预估,以便确定辐射源和系统其他器件的选择.

深空动态场景目标红外图像仿真研究

针对深空背景空间目标的红外图像仿真问题,首先根据热平衡理论,对典型空间目标进行建模,得到目标不同部分的温度;然后建立目标的红外辐射模型,得到目标的红外辐射光谱特性;接着提出了一种基于红外星表数据库的星空背景建模方法,模拟任意时刻,任意视场大小和指向的红外星空背景;最后得到了不同距离、不同姿态空间目标与深空背景合成的红外图像仿真序列,实现了探测器不断接近目标过程中的红外辐射图像仿真。

红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。

飞机目标红外成像建模与仿真

通过详细分析红外传感器对空中目标的成像过程,针对各个关键环节设计系统仿真流程,重点分析研究了飞机红外辐射特征和红外传感器成像原理。首先,运用红外物理学、空气动力学以及热传递等基本理论,结合飞机内部组成材料和结构特点,对蒙皮、尾喷管和尾焰等重点辐射区域建立仿真模型;在综合分析红外传感器组成结构和功能特点的基础上,对传感器光学系统和成像系统建立仿真模型;最后,飞机三维模型数据通过以上仿真模型处理,可实时生成飞机目标红外仿真图像。

基于导引头仿真模型的抗干扰目标识别算法研究

在亚成像阶段,基于导引头仿真模型,从目标识别概率、实时性及其识别结果对控制系统影响角度,定量分析了三种典型抗红外诱饵干扰目标识别算法的优劣。讨论了导致三种算法识别结果不同的原因,针对概率神经网络算法(PNN)的缺陷提出了改进算法,经验证改进算法能有效地提高抗红外诱饵干扰的目标识别能力。

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。