海面背景紅外圖像的計算與仿真研究.pdf

1、紅外成像仿真技術(shù)是一門由計算機、紅外系統(tǒng)理論和仿真技術(shù)等多門學(xué)科組成的綜合性技術(shù)，在軍事和民用等領(lǐng)域具有重要作用，受到了各國科研機構(gòu)的青睞。隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，人們對它的需求也越來越強烈，其應(yīng)用前景也越來越廣泛。對于海面紅外成像仿真技術(shù)的研究，關(guān)鍵點就是如何獲取海面紅外圖像。雖然實際拍攝得到的海面紅外圖像比較精確，但所耗的資金比較大，且在復(fù)雜地形或氣象環(huán)境惡劣等情況下，很難拍攝到紅外圖像。針對這一難點，本文根據(jù)相關(guān)理論基礎(chǔ)，提出一種三

2、角面元波面分割的方法，通過建立海面紅外理論模型，利用計算機仿真生成海面紅外圖像。該方法不僅能為紅外圖像的獲取提供經(jīng)濟有效的手段，而且還能仿真生成各種氣象條件和各種目標(biāo)下的紅外圖像，在國防安全和軍事領(lǐng)域具有重要價值。本論文主要作了以下四方面的工作：
　　1、建立海面波浪模型。模擬海面波浪是仿真海面紅外圖像的首要條件。海面波浪主要分為風(fēng)浪和涌浪，根據(jù)海洋學(xué)物理知識，基于海浪譜和傅里葉變換(FFT)方法，不僅能夠模擬風(fēng)浪和涌浪，還能夠模

3、擬出非線性的震蕩波(choppy)，能有效地增強海面模擬的真實性。在MATLAB軟件環(huán)境下可以生成不同海況條件下的海面波浪圖形。
　　2、建立海面紅外輻射模型。提出一種三角面元波面分割的方法來計算海面發(fā)射率；其次研究海面各面元對太陽、天空的光譜反射及海面到達探測器之間的大氣光譜路徑輻射；最后結(jié)合海面紅外自身輻射，計算海面總的紅外輻射亮度。
　　3、建立海面紅外成像映射模型。計算海面某區(qū)域到達探測器焦平面的紅外輻射能量，并確定

4、探測器每個像元所接收到的是海面哪一個區(qū)域的輻射能量，并將計算的總紅外輻射亮度映射到探測器的每個像素上。根據(jù)所計算的紅外輻射總能量來仿真海面紅外輻射熱圖。
　　4、建立紅外成像系統(tǒng)仿真效應(yīng)模型。考慮紅外成像效應(yīng)不僅能夠得到更為真實的海面紅外圖像，而且能夠為仿真研究紅外成像系統(tǒng)性能提供重要依據(jù)。本文利用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來模擬紅外成像效應(yīng)，是評價紅外成像系統(tǒng)成像性能的重要參數(shù)，其中成像效應(yīng)包括大氣傳輸效應(yīng)、光學(xué)系統(tǒng)和探測器仿真響應(yīng)