天空背景红外图像仿真

为了使天空背景辐射强度光谱分布最终生成红外探测器焦平面上背景辐射功率分布图像,需要对天空背景辐射各影响因素进行分析,建立准确的背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型。本文利用MODTRAN软件计算不同天候条件下的天空背景辐射强度光谱分布,建立了背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型,给出了天空背景在焦平面上的辐射功率计算方法,利用天空背景辐射功率分布生成其红外图像。最后编写了仿真软件,生成不同天候天空背景图像,并与红外热像仪拍摄的天空背景图像进行了比对,其变化趋势有较高的一致性。     

复杂地面背景红外热像模拟

该文利用数字地面高程模型(DEM)数据生成了三维地形结构,利用蒙特卡洛方法计算了复杂地形对太阳辐射的遮挡情况,获得了太阳辐射投影系数和地表上的太阳辐射强度分布.利用一维温度模型和太阳辐射强度分布,建立了地表的三维温度分布的计算方法和复杂地表的红外辐射特性的计算方法,利用蒙特卡洛方法计算了地表对太阳红外辐射的反射,获得了较为逼真的复杂地表红外模拟热像.     

一种新的红外纹理生成方法

为解决大规模背景场景纹理生成中的问题,结合纹理数据和物理模型,提出一种新的红外纹理生成方法.分析背景红外成像模型,通过建立背景温度模型、辐射模型、灰度映射模型,得到不同天气、任意时段的红外灰度值;利用可见光纹理图像,结合统计方法提取灰度空间分布,合成红外纹理.通过调节合成因子,可以生成具有红外辐射信息又不乏灰度空间变化信息的红外场景仿真图像.实验结果表明:该方法有效解决了实测数据获取困难,复杂建模耗时耗力、计算误差大的问题;生成的红外场景可视化效果大大提高,同时也能真实反映场景24 h温度变化规律.     

飞行对抗场景中云红外图像仿真研究

云背景对各种红外探测系统的探测识别能力有很大影响。为了更好的研究云背景对红外探测系统的影响,需要建立准确、形象、直观的探测器观察到的云背景红外辐射模型,生成相应的云红外图像。利用分形云插值计算方法和高斯一维随机插值算法,建立云的运动模型和光照模型,利用云层浓度跟高度的关系建立云层模型,实现了对云层形象、直观、准确的仿真。研究结果对红外制导武器在有云飞行对抗过程中的抗干扰评估具有一定参考价值。     

喷水对火箭发动机羽流红外特性的抑制作用研究

为研究喷水对火箭发动机发射时排气羽流红外辐射的抑制作用,建立了羽流气液两相流场和红外辐射传输的计算模型,通过在能量方程中引入辐射源项和水的汽化导致的能量源项,实现了辐射计算和两相流场计算的耦合求解.计算中采用M ixture多相流模型求解气液两相流流场,使用汽化模型模拟了水的汽化效应.使用离散坐标法求解辐射传输方程,得到了3个主要波段内羽流的红外强度分布,将计算结果与红外热图进行对比,验证了计算结果的可靠性.研究结果表明,喷水后辐射强度在喷水管之后的大范围区域内明显降低.     

海天背景下的红外序列图像仿真

对于红外成像制导仿真而言,无论是半实物仿真还是数学仿真,关键在于红外序列图像的生成．该文介绍通过OpenGL模拟海天背景下舰船目标的红外序列图像．首先对舰船目标进行三维建模,分析目标背景的温度场和红外辐射特性,同时通过Lowtran7软件来计算大气传输中的辐射衰减,对得到的辐射量进行量化,最后利用双缓存技术实现红外图像的动态生成．     

飞机目标的红外建模与探测器成像

基于红外物理学、热传递学,分析了飞机飞行过程中的主要辐射源.运用商业软件FLUENT,计算得到了飞机温度场和辐射场分布.综合大气透过率、探测器响应等因素影响,推导导引头探测器的基本教学模型.最后在搭建OpenGL软件平台的基础上,通过实验得到了导引头探测器接收到的飞机红外辐射图像.     

动态红外图像的计算机仿真技术研究

针对红外探测系统,进行了动态红外图像的计算机仿真生成技术研究.主要解决了以下四个问题:1.分析了飞机目标的红外辐射特性,包括发动机尾焰、尾喷口及飞机蒙皮的辐射计算方法;2.讨论了大气衰减对目标红外辐射特性的影响,对利用理论模型得到的目标红外辐射图像进行了修正,获得了较接近实际的模拟红外热图像;3.对探测成像系统的噪声仿真进行研究;4.完成软件编程,实现动态红外图像的仿真生成.     

三维红外天空背景的建模与仿真

本文研究的是三维红外天空背景的建模与仿真。根据天空长波辐射的角度分布模型和红外动态天空场景的生成方法,将辐射度与天顶角的映射函数关系得出来,再通过编程将这组对应关系储存为DDS纹理。然后通过3dmax建模工具建立一个天空穹的半球模型,通过GPU（图形处理器）的并行处理对这个红外生成的纹理进行采样,从而模拟出以天空为背景的红外辐射效应。在此只研究将晴朗天空的数据化得到的灰度图进行灰度拉伸,最后通过OGRE（面向对象的图形控渲染引擎）渲染,实现三维天空背景的红外仿真,并根据经验常数的不同实现不同条件下的结果。     

非致冷红外焦平面阵列的辐射定标模型

为了将非致冷红外焦平面阵列应用于不同环境的辐射定量测量,设计了一种基于标准辐射源的定标试验方法,并在理论分析的基础上,根据定标试验数据,提出了一种考虑探测器工作温度效应的非致冷红外焦平面阵列辐射定标模型.试验数据分析表明,非致冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72 w/(m2·sr).     

云背景红外天空图像的统计模型与仿真

以实测红外云背景天空图像为研究对像,重点对其傅里叶功率谱、灰度分布等统计特性进行了分析,并通过对功率谱函数和灰度分布函数的拟合构造了目标图像的参数模型.与传统的基于背景红外成像特性三要素的模型相比,本模型参数大大减少且没有冗余信息,更有利于控制和使用.为实际应用的需要和验证模型的有效性,以所构造的模型为基础,设计适当的仿真算法生成了云背景红外天空仿真图像,并对仿真图像质量进行了检验.实验结果表明,使用文中的仿真算法得到的仿真图像与具有相同模型参数的真实图像的相似度大于80%,且具有较强的视觉相似性,证明了模型的有效性.     

红外变焦距光学系统的研究

基于战场环境要求红外光学系统不仅可以兼顾大视场搜索,还能够满足小视场瞄准跟踪的需求,针对160×128元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8~12μm波段折射式长波红外连续变焦系统。该系统变焦过程中相对孔径不变,F数为3,变倍比为15∶1,在20~300 mm范围内可连续变焦。用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,系统的调制传递函数接近衍射极限,成像质量优良,满足光学系统的设计要求。     

Electron Beam Spectrum Diagnostics with Optical Transition Radiation on the Beijing Free-Electron Laser

A measurement system was developed to measure the electron beam spectrum of the Beijing free-electron laser based on the optical transition radiation (OTR). This paper describes the system, which consists of a 32-channel high resolution of 0.02% OTR detector, especially the spectrometer. The OTR an- gular-distribution pattern at the focal plane has two apexes, but the two apexes are smoothed out due to theel ectron beam energy distribution. The energy spectrum can be measured if the magnet energy resolution is higher than 0.7% to distinguish the electron beam energy distribution.     

模拟飞行目标跟踪系统的实现

本文的目的在于探讨以微机为基础进行实时跟踪模拟。介绍我们为某航空设计中心所研制的地面飞行模拟跟踪系统的一些初步结果。用微计算机直接生成电视制式的目标机和我机影象,通过模/数转换接口,实现我机对目标机跟踪追迹试验的数字化图象实时处理手段,大大简化了系统的硬件结构。整个系统可实现将影象嵌入摄象系统产生的彩色天空和地景信号中,在同一显示屏幕上进行交联,以便跟踪模拟试验时产生影象和景象的相对运动。     

海面3-5微米红外热像的模拟

海天背景红外热像的理论建模对于研究舰船目标的红外热像理论模型是相当重要的。该文重点研究了3-5微米波段海面红外热像的理论模拟方法。使用了国际标准的 JONSWAP 模型，并且利用快速傅立叶变换方法来模拟海面的粗糙程度。同时，充分考虑了太阳、天空等各个环境参数，利用计算机数值计算方法理论模拟了海面3-5饿波段红外热像，并研究了探测器的仰角对热像的影响。     

基于线阵CCD红外焦距仪研究

研究一种红外焦距测量仪，用相应波长的红外光照明，采用玻罗板狭缝代替细丝，将线阵CCD探测器置于被透镜的像面上接收信号，实现了红外光学系统透镜焦距的测量。