红外动态景象仿真系统的红外图像生成技术研究

论文摘要

红外成像制导武器的设计、实验、仿真、测试与评估的各个阶段,对动态红外图像生成技术都有广泛的需求。按照传统的方法需要作大量的场外飞行实验,而场外飞行实验是在某一特定区域,在当时的环境下进行的实地测量。因为其实验条件无法控制,不可能得到现实中可能经历的,在各种地域各种环境下的红外图像。利用计算机的强大图像生成功能,可以便捷快速地模拟生成在实际战场上可能经历的各种红外环境,逼真地反应导引系统入瞳处红外辐射的时间与空间分布。从而为红外成像制导武器的研制,测评提供了经济、便捷、有效的手段。因而此项技术具有重要的理论意义和广泛的应用前景,已成为红外视景仿真领域的重要研究课题。本文首先从理论方面分析和计算了目标与背景的红外辐射特性、影响目标与背景红外辐射的各种因素,包括红外辐射定律、红外辐射源、目标的辐射特性、大气对红外辐射的衰减作用等。然后详细介绍了动态红外图像的开发环境,论述了战场红外图像的生成过程,对目标、建筑及地形按几何尺寸用Multigen Creator建立了具有LOD细节层次的几何模型。进一步用Vega进行场景配置（天气及地理环境等）。按照不同目标的运动规律,驱动目标在场景中运动,生成了动态图像。以红外理论分析与计算所得的结果为依据,配置了红外辐射的相关参数,并将可见光图像转换为了红外图像。最后为了实现运动体的更为复杂的运动控制,并提高软件的重用性与可移植性,使用Vega提供的应用程序接口（API）进行编程。从基于Vega与Visual C++6.0的联合编程出发,给出了具体的程序。从最终的实验结果可以看出,对运动体的编程控制能更好地模拟运动体在现实中可能经历的各种运动模式。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 研究意义
• 1.1.2 红外成像制导系统的制导特性、现状与发展方向
• 1.1.3 战场环境仿真概述
• 1.1.4 计算机动态图像生成技术
• 1.2 动态红外图像生成系统方案
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 红外辐射理论分析与计算
• 2.1 红外辐射基本定律
• 2.1.1 辐射亮度计算
• 2.1.2 波段辐射量和光谱辐射量
• 2.1.3 辐射体的分类
• 2.1.4 热辐射定律
• 2.1.5 黑体、灰体和选择性辐射体
• 2.2 红外辐射源
• 2.2.1 人造辐射源
• 2.2.2 背景红外辐射源
• 2.3 目标辐射特性
• 2.3.1 有动力飞行器
• 2.3.2 地面装备
• 2.4 红外辐射在大气中的传输
• 2.4.1 大气传输过程
• 2.4.2 大气吸收
• 2.4.3 大气散射
• 2.4.4 气象条件引起的衰减
• 第三章 应用Creator Terrain Studio创建大地形
• 3.1 Creator Terrain Studio简介
• 3.2 大地形纹理的创建
• 3.2.1 纹理图片的预处理
• 3.2.2 大地形纹理创建过程
• 3.3 大地形地表的创建
• 第四章 应用Multigen Creator创建目标与背景模型
• 4.1 Multigen Creator简介
• 4.2 Multigen Creator建模过程
• 4.2.1 Multigen Creator建模基础
• 4.2.2 Multigen Creator建模实例（房屋）
• 4.2.3 创建的具体模型
• 第五章 应用Vega对红外场景配置与动态控制
• 5.1 Vega简介
• 5.2 红外视景仿真的流程
• 5.3 实例仿真
• 5.3.1 系统配置
• 5.3.2 图形状态配置
• 5.3.3 窗口配置
• 5.3.4 图形通道配置
• 5.3.5 观察者配置
• 5.3.6 运动模式设置
• 5.3.7 运动体的设置
• 5.3.8 目标设置
• 5.3.9 特殊效果的显示
• 5.3.10 环境设置
• 5.3.11 光源设置
• 5.3.12 辐射度的计算
• 5.3.13 红外视窗设置
• 第六章 应用Vega与Visual C++6.0联合编程实现复杂控制
• 6.1 配置运行环境
• 6.2 基于Win32控制台的联合编程
• 6.2.1 仿真程序流程
• 6.2.2 主要程序体
• 第七章
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 附录