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地面视景的红外仿真研究

作　者: 夏逸斌
导　师: 王章野
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用
关键词: 红外成像仿真地面视景红外地面背景生成红外假目标仿真红外材质数据库波段图像转换内部面热源
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 6次
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内容摘要

红外成像仿真技术，由于其在军事、航天等领域上面的重要应用，近年来，在国内外都受到了极大的重视并得到迅速的发展。融合计算机图形学、虚拟现实技术、红外物理学及传热学原理的红外成像仿真为军事训练提供一个逼真的三维可视化平台。它克服了时间、地域、环境变化方面的限制，为红外武器设备的设计、研制和验证提供了一个全新的技术手段，能大大提高系统的设计、研制的效率，并能大量节省人力物力，缩短产品周期。本文在前人研究的基础上，在红外地面场景的高效生成和地面假目标的红外成像仿真两个方面进行了研究探讨。本文的第1章回顾了虚拟仿真技术的发展历史，综述了前人在红外仿真方面的相关工作及国内外发展现状，并简要介绍本文的主要研究工作。红外地面场景的高效生成是红外视景仿真实时生成的关键技术之一。本文的第2章，讨论了一种波段转化的红外地面背景的生成新技术。首先建立了多种典型地面场景材料的红外热数据库，对于输入的航拍或遥感可见光地面图像，采用了交互式方法分别选取场景区域，最后通过热物理过程处理，得到不同气象条件及不同时刻下的表面温度场分布，最终生成相应的红外图像。我们提出了一种基于象素RGB空间相似性的方法对选取场景区域过程中未归类区域进行材质的赋值混合。为提高军事伪装设备中假目标红外成像效果的设计效率及有效性，本文的第3章探讨了假目标的红外成像建模和绘制的过程。首先介绍了假目标的红外物理建模特点，提出了基于面内热源的表面温度计算模型，并在模型中全局考虑了辐射传递及表面热扩散的同时作用，采用了分步迭代方法进行求解，并实施多种优化措施以提高其求解效率。相比以往的点内热源模型及其辐射传递及表面热扩散分步处理算法，本方法更接近于实际情况。在本文的第4章，作者对全文的研究工作进行总结，并对未来的研究工作进行了展望。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 虚拟现实和系统仿真  8-9
  1.2 红外成像技术  9-11
  1.3 红外成像仿真  11-13
    1.3.1 红外目标的成像模拟  12-13
    1.3.2 红外背景的成像模拟  13
  1.4 国内外的研究现状  13-15
  1.5 本文的工作  15-17
第2章基于热数据库的可见光图像红外生成  17-29
  2.1 引言  17-18
  2.2 典型地面材料红外热数据库的建立  18
  2.3 图像材质区域的指定  18-21
    2.3.1 魔棒的区域选取  18-20
    2.3.2 智能剪刀的区域选取  20-21
  2.4 材质的热物理过程建模  21-22
  2.5 未知材质的图像混合  22-25
    2.5.1 材质混合思想  23-24
    2.5.2 材质混合算法  24-25
  2.6 红外场景转化生成结果  25-27
  2.7 小结  27-29
第3章假目标的红外成像仿真  29-59
  3.1 引言  29-30
  3.2 热物理过程建模  30-48
    3.2.1 热源的辐射建模  31-39
    3.2.2 热传导建模  39-42
    3.2.3 热对流建模  42-45
    3.2.4 热物理过程的迭代实现  45-46
    3.2.5 算法流程  46-48
  3.3 程序优化  48-55
    3.3.1 基于空间局部性的BSP树查找过程优化  49-50
    3.3.2 迭代的优化  50-53
    3.3.3 基于多媒体指令集的优化  53-55
  3.4 绘制效果  55-57
  3.5 小结  57-59
第4章总结与展望  59-61
  4.1 本文工作的总结  59
  4.2 未来的工作展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65

地面视景的红外仿真研究

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