地面目标背景的红外成像仿真研究

摘要

红外图像仿真是现代红外科技领域的关键技术之一，对于红外成像系统及其应用具有重要价值。本文主要研究地面目标与场景的红外图像仿真。内容包括利用Vega仿真软件得到不同成像条件下的仿真红外图像，以及利用真实红外图像辐射量数据并结合Vega软件得到不同天气、时间、季节等各种成像条件下的长波仿真红外图像。 本文首先简单介绍了红外技术与红外图像仿真技术的基本知识、研究内容和国内外发展概况，接着简单回顾了红外辐射基础理论以及红外辐射在大气中的传输，并介绍了黑体有关辐射特性的计算方法。 利用Vega软件进行红外图像仿真是得到仿真红外图像的一种便捷手段，本文详细讨论了利用Vega仿真软件得到仿真红外图像的过程方法。包括建立目标的MultiGen三维模型，计算模型所用纹理的可见光纹理以得到其辐射纹理，根据成像条件参数计算得到大气数据，最后在Vega软件中设置传感器参数以及特定成像条件参数（如雾），并调用以上的辐射纹理和大气参数数据库，最后生成仿真图像。 由于从Vega仿真软件具有模拟不同成像条件下的红外图像的能力，因此可以利用某种成像条件下的真实红外图像的辐射量数据和Vega仿真软件生成各种成像条件下的仿真红外场景图像，具体实现时以真实红外图像作为输入，对其进行分割，并划分为不同材质区域，然后使用Vega仿真软件得出各材质在不同天气、时间、季节成像条件下的以灰度形式表达的长波红外仿真结果，通过求解Vega软件仿真结果与辐射量之间的映射函数，得到在相应成像条件下的红外辐射量数据，用此结果代替真实红外图像相应材质区域辐射量均值，从而得到不同成像条件下的长波红外仿真图像。