可见光图像转红外图像仿真

摘要

红外成像仿真技术，由于其在军事、航天等领域上面的重要应用，近年来，在国内外都受到了极大的重视并得到迅速的发展。融合计算机图形学、虚拟现实技术、红外物理学及传热学原理的红外成像仿真为军事训练提供一个逼真的可视化平台。它克服了时间、地域、环境变化方面的限制，为红外武器设备的设计、研制和验证提供了一个全新的技术手段，能大大提高系统的设计、研制的效率，并能大量节省人力物力，缩短产品周期。
　　 本文在红外地面场景的高效生成这个方面进行了研究探讨。首先回顾了虚拟仿真技术的发展历史，综述前人在红外仿真方面的相关工作及国内外发展现状，并简要介绍本文的主要研究工作。其次介绍了红外辐射的理论基础，以及后续绘制红外海面视景仿真时用到的相关定律。在第三章中，主要围绕典型目标场景的红外成像仿真，对大气传输和晴天辐射模拟及其海面、舰船和港口等典型目标场景红外成像热模型的建立及其场景的红外图像绘制展开深入的研究。建立典型海面场景材料的红外热数据库，对于输入的航拍或遥感可见光地面图像，采用了交互式方法分别选取场景区域，最后通过热物理过程处理，得到特定气象条件及特定时刻下的表面温度场分布，最终生成相应的红外图像。我们提出了一种基于象素值混合的方法对选取场景区域过程中未归类区域进行材质的赋值混合。综合了传热学、红外物理和计算机图像处理等方法的相关知识，着眼于红外成像仿真的热模型的建立和红外真实感绘制。与传统方法不同的是，跳过三维场景建模过程，直接对输入的可见光图像进行二维的红外图像仿真，节约了项目成本，并取得较好的仿真效果。最后对全文的研究工作进行总结，并对未来的研究工作进行了展望。