基于统计模板的红外人脸仿真图像的实现

通过分析海洋背景的人脸红外图像的特点,提出了一种基于概率统计的仿真图像建立方法.该方法首先采集大量的实验样本,统计生成红外人脸图像的概率模板,然后将生成的红外人脸图像通过灰度量化后嵌入到海洋背景红外图像中,再进一步进行平滑滤波,最终生成仿真图像.红外仿真图像的生成是红外仿真平台的主要部分,红外仿真平台可以为海上搜救红外目标检测的算法研究提供实验数据,为海上搜救研究搭建实验室研究平台.     

舰船目标红外视景仿真研究

针对舰船目标红外视景仿真的需求,对红外仿真的流程及关键技术进行了研究;采用Multigen Creator构建了舰船和海洋的三维模型;介绍了Vega中红外仿真模块Sensor Vision和Sensor Works的使用方法,实现了场景各点的红外辐射值的计算和红外传感器噪声的有效模拟。仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的红外图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律。     

LOWTRAN7在动态红外图像仿真系统中的应用及系统集成

介绍海洋作战环境下动态红外图像仿真系统的工程实现。着重介绍了ＬＯＷＴＲＡＮ模型在动态红外图像仿真系统中的应用及仿真系统中的数据流程、系统结构和系统集成中的主要情况。     

基于Creator和Vega的红外/SAR成像仿真

在此使用Creator软件建立了带纹理的目标三维模型,以及利用Vega的TMM和MAT工具分别对目标纹理和大气环境进行了建模。基于Vega及其扩展模块远红外传感器仿真模块对红外图像进行了仿真;基于Vega及其扩展模块雷达仿真模块对SAR成像进行了仿真。针对同一场景、同一目标的红外/SAR图像融合过程中存在的图像获取问题,提出一种对同一探测目标的半真实半仿真图像获取方法;使用传感器视效模拟模块进行同一时刻、场景和大气条件下的SAR图像和红外图像仿真。使用Cretor和Vega软件生成红外/SAR图像具有周期短、实时性高的特点,可以很好地解决红外/SAR图像获取难的问题,在军事与民用领域中均有广泛的应用。     

红外遥控发射器Proteus仿真研究

Proteus仿真软件中缺少红外遥控器件,给红外遥控系统开发造成了一定的阻碍。通过设计一种通用的红外遥控发射器Proteus仿真模块能解决这一问题。该仿真模块由单片机做控制核心,包含矩阵键盘扫描、数据调制和红外发射三部分外围电路,整个模块相当于红外遥控器。在红外遥控系统仿真时,可以直接复制该模块,填补了Proteus仿真软件对于红外遥控发射器件的这一缺口,能大大缩短红外遥控系统开发周期。     

基于SE-Workbench-IR的红外图像仿真

可见光图像仿真生成红外基准图,对提高红外成像制导武器命中精度具有重要意义。针对实地获取红外基准图成本高、难度大的问题,借助SE-Workbench-IR平台,实现了由可见光图像到红外基准图的仿真。首先通过Photoshop软件对图像进行分层,并在SE-CLASSIFICATION模块对各图层的地物分别赋予对应的材质,实现纹理分类;之后,在红外可视化面板设定生成红外图像的环境参数,运行软件获得红外仿真图像。仿真之后,用红外仿真基准图进行模板匹配,并通过匹配误差、均方根误差和交叉熵来评价仿真效果。实验结果证明:指定背景环境下的红外成像仿真的效果很好。     

地物背景战场环境红外图像实时生成技术

基于逼真战场环境开展半实物仿真试验是对红外成像制导系统进行测试和评估的有效途径,其中地物背景战场环境红外图像实时生成技术是模拟真实战场环境红外特性的关键技术之一。首先介绍了基于电阻阵列的战场环境红外仿真系统的组成;然后从工程实用性出发,以卫星地图为数据源,采用Terra Vista对目标区域进行地形建模,利用SensorVision红外模块对目标区域进行红外辐射特性建模以生成目标地区红外图像,并提出了加快图像渲染速度和增强图像真实性的优化方案;最后基于VC环境编写了地物背景战场环境红外图像实时生成与测试软件。仿真测试结果表明,该方法能够满足战场环境仿真系统红外图像实时生成的要求,效果良好且易于工程实现。     

IRST系统中图像实时JPEG压缩技术的实现

针对现有红外搜索跟踪系统数据量大、传输带宽高的问题,结合实际应用背景,提出了有效降低图像传输带宽的方法——JPEG图像压缩。深入研究了JPEG算法,并且详细描述了各个模块的实现方法。进而在System Generator中通过图形化语言对FPGA进行编程、仿真及实现。该方法在现有的红外系统中得到了实际应用,完成了在有限传输带宽内将系统前端红外图像传输到后端指挥中心的任务。     

中波段动态海洋红外视景仿真

大面积动态海洋红外视景仿真是三维红外海战场环境仿真的重要内容,具有重要的应用价值。引入法线贴图,采用GPU着色器技术,提出了一种中波段动态海洋视景的生成方法,实现了逼真的红外海面视景实时仿真。基于矩形平面构建海洋模块,利用海面纹理的法线图,在GPU着色器中计算海面像素的辐射特性、辐射强度和方向。采用了一种基于纹理坐标操作的动态波浪模拟着色器算法实现海面法线的动态变化。提出了基于视点和视场检测的海洋模块调度策略以提高系统渲染效率。实验结果表明,该方法生成的红外海面视景渲染速度可达到80帧/s以上,满足实时仿真的要求,并能逼真地仿真中波段海面的光斑现象。     

一种水上目标可见光图像生成红外图像的方法

红外警戒系统、红外成像制导导弹等军事装备在进行性能评估和模拟训练过程中都需要大量红外仿真图像,但目前红外仿真软件普遍存在生成红外仿真图像逼真度差、软件普适性不好等问题,且国外技术封锁造成我国红外仿真软件发展缓慢。因此,针对国内可见光图像仿真技术日趋成熟的现状,为提高红外仿真图像质量,本文提出了一种采用循环生成对抗网络、由可见光图像生成红外仿真图像的方法,并通过实验验证该算法是有效可行的。该算法首先通过区域生长算法从采集的可见光图像中提取水上目标,建立了水上目标可见光图像生成红外图像的训练数据集;然后利用训练好的网络生成红外仿真图像。测试实验表明,采用这种方法所生成的水上目标红外仿真图像视觉效果接近真实红外图像,可实际应用于海军红外军事装备模拟试验和训练系统。     

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。     

基于FPGA的红外图像清晰化系统设计

针对红外图像普遍存在细节模糊、对比度低的问题,设计实现了基于FPGA的红外图像清晰化系统。首先对输入原始红外图像进行8×8窗口的平滑滤波,然后将滤波后的图像叠加拉普拉斯算子进行细节增强,以解决传统拉普拉斯增强产生的噪声放大问题。最后通过Gamma校正曲线调整增强后图像的灰度。硬件系统实现时采用串并行流水计算方式,仅占用2 %的Slice Register和5 %的LUT资源,工作频率最高达228 MHz,满足实时处理视频图像的需求。实验结果表明,系统能够有效提高图像的对比度,增强目标景物的细节。     

高分辨率卫星海洋背景成像仿真方法

海洋背景的仿真是海面目标场景仿真的关键环节,是海洋目标-背景耦合作用模拟的重要基础,决定了仿真图像中目标与背景差异特征的正确性和真实性。高分辨率遥感成像下,海面细节特征突显,以往视海表为均匀辐射面的处理方法给高分辨率海洋场景仿真造成较大误差。重点研究了海面三维形态、多组分分布与海水方向反射特性的耦合作用和辐射模型,提出了海面高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,根据海面组分分布的不同及不同位置海面法向的不同,修正了低分辨率下的海洋BRDF模型,使其满足高分辨率卫星图像的仿真应用,计算出不同组分的海面的方向反射数据,并将其与海面三维模型关联,构建了亚米级海面三维辐射模型,通过光线追踪方法建立海面零视距辐射场,并经过大气影响和传感器效应,模拟不同海况条件下卫星遥感图像。结果表明:将ZY3-02卫星实测海面图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为3.7%,标准差误差为9.9%,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋背景。     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

海面红外图像的动态范围压缩及细节增强

动态范围压缩和细节增强是红外图像处理的两个重要课题。为了将高动态海面背景红外图像清晰显示,提出一种高动态范围压缩及细节增强算法。首先,通过基于梯度边缘信息的多方向拉普拉斯增强方法,将梯度图像平滑处理,并与多方向拉普拉斯滤波相乘,实现高动态范围图像的细节增强;然后统计增强后图像的动态广义直方图信息;最后采用灰度级分组的方法构造映射函数,将高动态范围压缩到8 bits,输出可清晰显示的红外图像。对大量海面背景红外图像进行实验分析,结果表明,该算法提高了图像的对比度,有效增强了舰船目标细节,同时抑制了海面背景噪声的放大和光晕现象的产生,最终获得较好的输出图像。     

Knowledge-based segmentation of SAR data with learned priors

An approach for the segmentation of still and video synthetic aperture radar (SAR) images is described. A priori knowledge about the objects present in the image, e.g., target, shadow and background terrain, is introduced via Bayes' rule. Posterior probabilities obtained in this way are then anisotropically smoothed, and the image segmentation is obtained via MAP classifications of the smoothed data. When segmenting sequences of images, the smoothed posterior probabilities of past frames are used to learn the prior distributions in the succeeding frame. We show with examples from public data sets that this method provides an efficient and fast technique for addressing the segmentation of SAR data.     

低温背景红外目标成像实验研究

模拟低温背景红外场景是完成空间目标探测系统半实物仿真测试的关键技术,但利用现有技术模拟太空低温背景存在一定的困难.使用高低温箱法建立了一种低温背景红外目标辐射特性试验系统,并对红外目标在不同背景温度下的成像情况进行了研究,最后获得了红外目标成像与背景辐射的关系.实验结果表明,对于具有一定温度的黑体目标,背景温度在一定范围内变化时,探测器接收到的图像几乎没有变化,而且正焦位置与离焦位置具有相同的规律.这一结论对于在红外半实物仿真中模拟更低温度背景的红外场景具有一定的参考意义.     

空间目标临边探测背景红外成像建模与图像仿真

临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式,探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模:临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律,垂直分布与视线切线高度相关,水平方向可近似为正态分布,变异系数取值集中于[0.01,0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法,实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性,验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时,快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200,能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。     

红外测量图像判读精度检测方法

针对红外测量图像判读精度无法检测的问题,本文根据亚像素细分原理,提出了一种利用仿真图像检测判读精度的方法。采用典型目标的随机叠加仿真了红外测量图像的背景;利用整像图像确定了目标的位置;通过仿真图像的亚像素插值和噪声模拟,实现了红外测量图像的仿真。利用已知目标点的判读实现了红外测量图像判读精度的检测。     

远距离传输舰船红外图像的目标识别

针对海天背景下的目标与背景红外图像对比度差、图像边缘模糊等特点,提出了一种远距离舰船红外图像的识别方法,分析了舰船目标的红外辐射特性,对远距离的舰船红外图像进行了预处理,对图像进行了梯度锐化和拉普拉斯锐化处理。仿真实验结果表明：对于远距离舰船红外图像的识别,先用改进的中值滤波方法进行预处理,再进行拉普拉斯锐化处理,可以达到识别目标的目的。