基于OGRE的红外成像实时仿真方法研究

论文摘要

根据红外成像系统模型,利用OGRE（Object-Oriented Graphics Rendering Engine）图形渲染引擎的合成器框架,在图形处理器（GPU）中实现了红外成像系统各种物理效应的实时仿真。首先,本文介绍了红外成像系统仿真的基本原理和成像系统各种物理效应的理论模型;其次,在介绍了系统仿真所需要的软硬件环境之后,根据红外成像系统仿真基本原理,利用Visual Studio 2003开发环境设计开发了红外成像系统实时仿真软件,该软件利用OGRE合成器框架在GPU中实现了红外成像系统各种物理效应的实时仿真,此外,介绍了该软件的仿真流程图;再次,利用该仿真软件模拟仿真了红外成像系统各物理效应对系统成像质量的影响,并对仿真结果进行了分析;最后,由于基于频域MTF的滤波仿真算法运算量比较大,严重影响了仿真帧率,因此比较了基于MTF的频域滤波算法和基于卷积核的空域滤波算法性能差异,得出在满足系统性能要求的情况下,空域滤波算法大大提高了仿真帧率,此外对空域滤波算法的误差特性进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 内容结构
• 1.3.3 本文特点
• 第二章 红外成像系统基本原理
• 2.1 红外成像系统工作原理
• 2.2 红外成像系统空间采样特性
• 2.3 红外成像系统噪声特性
• 2.4 红外成像系统分模块物理效应
• 2.4.1 光学系统
• 2.4.2 探测器系统
• 2.4.3 信号处理系统
• 2.5 红外成像系统滤波理论
• 2.5.1 频域图像滤波理论
• 2.5.2 空域图像滤波理论
• 2.6 本章小结
• 第三章 红外成像实时仿真框架
• 3.1 GPU 并行处理
• 3.1.1 GPU 硬件结构
• 3.1.2 GPU 通用计算
• 3.1.3 GPU 迭代运算
• 3.2 OGRE 概要
• 3.2.1 OGRE 简要介绍
• 3.2.2 OGRE 合成器原理
• 3.3 红外成像系统仿真框架
• 3.3.1 系统GUI 模块
• 3.3.2 预处理模块
• 3.3.3 实时仿真模块
• 3.3.4 软件仿真流程图
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于GPU 的红外成像系统实时仿真在OGRE 中的实现
• 4.1 基于GPU 的红外成像系统空域物理效应仿真结果分析
• 4.2 基于GPU 的红外成像系统频域物理效应仿真结果分析
• 4.2.1 基于GPU 的红外光学系统频域物理效应仿真结果分析
• 4.2.2 基于GPU 的红外探测器系统频域物理效应仿真结果分析
• 4.2.3 基于GPU 的红外信号处理系统频域物理效应仿真结果分析
• 4.3 红外成像系统仿真结果分析
• 4.3.1 红外成像系统仿真结果
• 4.3.2 红外成像系统实时仿真结果
• 4.4 基于GPU 的空域图像滤波算法和频域图像滤波算法性能比较
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 基于GPU 的光学系统图像滤波仿真算法性能比较
• 4.4.3 基于GPU 的探测器系统图像滤波仿真算法性能比较
• 4.4.4 基于GPU 的信号处理系统图像滤波仿真算法性能比较
• 4.4.5 基于GPU 的红外成像系统图像滤波仿真算法性能比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果