基于目标特征模型和GPU的红外场景仿真方法研究

论文摘要

红外场景仿真技术不但可以为红外目标识别、跟踪提供必要的图像样本,而且对红外辐射计算方法的训练、红外成像系统的评估和可靠性检验也具有十分重要的研究意义和非常广泛的应用前景。本文介绍了红外场景仿真技术在国内外相关领域的研究现状,讨论了其中的重要理论和关键技术,提出了一种基于目标特征模型和现代可编程GPU(图形处理器)的红外场景仿真方法。根据实际测量构建目标的三维模型后,该方法首先建立了目标的温度和发射率特征模型,然后在此基础上充分利用现代GPU强大的并行数据处理能力,在GPU上编程实现了场景的红外辐射的计算模型和大气效应,最后使用开源三维图形渲染引擎OGRE作为场景的渲染平台,完成了包含目标和地表背景的三维红外场景的渲染、目标在地表场景中的驱动和碰撞检测,以及探测器在整个场景中的游历。初步实现了一个高精度、高效率的三维红外场景仿真平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 1.3.3 本文特点
• 第二章 红外场景仿真方法研究及相关技术理论
• 2.1 本文红外场景仿真平台框架设计
• 2.2 平台框架设计思路来源
• 2.2.1 典型红外仿真平台研究
• 2.2.2 现有平台技术特点总结及其指导意义
• 2.3 红外场景仿真系统构成
• 2.3.1 基本红外成像系统组成
• 2.3.2 理想红外场景仿真系统构成
• 2.4 红外场景仿真关键技术讨论
• 2.4.1 目标红外辐射
• 2.4.2 背景红外辐射
• 2.4.3 辐射传输效应
• 2.4.4 场景生成
• 2.5 小结
• 第三章 现代计算机图形技术用于红外场景仿真的可行性研究
• 3.1 GPU 技术
• 3.1.1 GPU 的发展历程及当代GPU 的技术特点
• 3.1.2 GPU 用于通用计算的原理
• 3.1.3 GPU 程序开发流程
• 3.1.4 GPU 技术用于红外场景生成的可行性研究
• 3.2 图形渲染引擎技术
• 3.2.1 OGRE 技术特性分析
• 3.2.2 OGRE 用于红外场景生成的可行性研究
• 3.3 小结
• 第四章 基于目标特征模型和GPU 的红外场景仿真方法及其初步实现
• 4.1 仿真平台框架设计
• 4.2 目标特征模型
• 4.2.1 特征预测模型理论基础
• 4.2.2 目标特征模型实现方法
• 4.3 大气效应模型
• 4.4 辐射传输计算模型
• 4.4.1 红外辐射传输计算理论
• 4.4.2 辐射传输计算模型实现方法
• 4.5 场景渲染及驱动
• 4.5.1 场景渲染所需数据的组织方式
• 4.5.2 基于OGRE 的场景渲染及驱动实现
• 4.6 仿真结果讨论
• 4.6.1 仿真实验软硬件平台
• 4.6.2 仿真实验结果讨论
• 4.7 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间研究成果