基于Vega的红外目标成像仿真研究

现代电子技术Modern Electronics Technique2014年2月15日第37卷第4期Feb.2014Vol.37No.4收稿日期：2013⁃11⁃19基金项目：总装备部十二五装备预研项目0引言目前，红外与SAR 图像在现代化战争中都发挥着十分重要的作用，在军事领域有着广泛的应用前景。

在多源信息融合的研究过程中，需要采集源自多个传感器的同一场景、时刻和目标数据（如红外图像和SAR 图像），以便进行图像融合，并对已提出的各种算法进行校验[1]。

采用仿真手段来获取同一场景、时刻和目标的具有较强真实性的各种复杂环境成像条件下的SAR 图像和红外图像，以便于缩减测试成本和试验时间。

虚拟现实技术可分为视景建模和视景驱动。

视景建模主要包括：模型设计与实现、场景构造与生成、纹理设计制作、特效设计等，要求构造出逼真的三维模型和制作逼真的纹理和特效；视景驱动主要包括：场景驱动、模型调度处理、分布交互、实时大场景处理等。

1软件介绍Multigen ⁃Paradigm 公司的Creator 软件是一个功能强大、交互式的专业虚拟现实建模软件。

它提供了强大的多边形建模、矢量建模以及大面积地形精确生成等功能，包含了一系列API 库函数[2]，用户可以读、写和建立flt 格式文件，能够高效地生成实时三维模型数据库，大大降低开发难度，缩短开发周期。

Vega 作为Multigen ⁃Paradigm 公司的旗舰产品之一，也逐渐成为可视化仿真领域的世界领先级应用软件环境。

Vega 是一套完整地基于Creator 和Vega 的红外/SAR 成像仿真刘法龙1，刘俊1，2，赵宗贵2，谷雨1（1.杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018；2.中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏南京210000）摘要：在此使用Creator 软件建立了带纹理的目标三维模型，以及利用Vega 的TMM 和MAT 工具分别对目标纹理和大气环境进行了建模。

基于Vega的红外视景仿真技术
高波;陈红业
【期刊名称】《光电技术应用》
【年(卷),期】2011(026)003
【摘要】介绍了基于Visual C++和Multigen Vega环境开发虚拟现实仿真系统的方法.该方法首先使用Creator软件建立带纹理的三维模型,然后使用TMM和MOSART工具分别对红外纹理和大气环境进行建模,最后使用Vega传感器模块进行红外图像仿真.基于Visual C++集成开发环境,应用Vega API编程技术实现了红外视景仿真应用系统的全部设计功能,同时给出了仿真流程和仿真结果,仿真结果证实了该方法取得了理想的仿真效果.
【总页数】5页(P10-13,39)
【作者】高波;陈红业
【作者单位】光电信息控制和安全技术重点实验室,河北燕郊065201;光电信息控制和安全技术重点实验室,河北燕郊065201
【正文语种】中文
【中图分类】TN215;TP391.9
【相关文献】
1.基于Vega的光电制导武器电子对抗视景仿真技术 [J], 白彬;李文生;王国民
2.基于Vega的多功能电子战系统作战效能视景仿真技术 [J], 李婧娇;张友益
3.基于Vega的直升机视景仿真技术研究与实现 [J], 易兆平;卢京潮;周志久
4.基于Vega的爆炸毁伤视景仿真技术研究* [J], 王平; 陈智刚; 郭光全; 孙玉振; 李益强
5.基于Vega的爆炸毁伤视景仿真技术研究 [J], 王平; 陈智刚; 郭光全; 孙玉振; 李益强
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第３期笪邦友等：一种利用Ｖｅｇａ软件的长波红外图像仿真方法３３７了不同成像时间对红外成像的影响，可以看出，由于材质特性不同，金属材质在白天升温较快，晚上降温也较快，其发射辐亮度的峰值也最高，混凝土次之，变化最慢的是草地，且混凝土相对金属有较明显的滞后效应。

最终红外图像仿真结果如图５所示，成像时间为２点。

图５仿真结果图Ｆｉｇ．５Ｒｅｓｕｈｏｆ瓜ｉｍａｇｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ４讨论目前，国内对不同种类材质在不同成像条件下红外纹理变化情况的研究尚不全面，因此在文中仿真方法中，假设物体材质在不同成像条件下的红外纹理和真实航拍图像的红外纹理一致或相似，但实际情况还有待研究。

尽管如此，通过利用真实红外图像数据和Ｖｅｇａ软件模拟得到不同天气、时间、季节城乡条件下的比较真实的仿真红外图像，解决了实际应用中红外图像数据稀少的迫切问题，提供了一种重要的方法和途径。

参考文献：【１】Ｃ椰ＣＡＲＴＪＭ，Ｓ｝珏！ＦＦＥＲＡＤ．ｒＩ’骶ｇｅｔ锄ｄｂａ呔ｇｒｏｕｎｄｉⅢｈｒｅｄｓｉｇｎａｔｕｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｓｙｎｍｅｔｉｃｓｃｅｎｅｓ【Ｃ】，，Ｐｒｏｃ∞ｄｉ雌ｓｏｆＳＰⅢ，胁ａｒｅｄＳｙ咖ｍｓａｎｄＣｏｍｐ蚰蜘ｔｓ，１９８８．８９０：９５—１０３．【２】ＳＨ巨ＦＩ礓ＲＡＤ，ＣＡＴＨＣＡＲＴＪＭ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｅｄＩＲｉｍａｇｅｒｙ：ａｆｉｒｓｔ删ｎｃｉｐｌｅｓｍｏｄｅｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ［Ｃ】，，Ｐｒｏｃ钾ｍ嵋ｓｏｆＳＰｍ，１９８８，９３３：１９９—２０６．【３］ＢＡＵｌ０ＵＬＳ，ＢＵＳｍ一矾Ｙ．ＳｅｒＩｌｉ—ｅｍｐ埘ｃａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄａｐｐｍａｃｈｆｏｒＩＲｓｃｅｎｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｃ】，，Ｐｒｏ∞ｅｍｎ掣ｏｆＳＰｍ，ＩＩＩｆｒｊＨｅｄＴ∞ｈｎｏｌｏ盱蛐ｄＡ即ｌｉ∞廿。

雌Ⅺ（Ⅲ，１９９７，３０６１：６１６—６２３【４】ｚＨＡＮＧＱｉ趾，ＣＡ０丑ｌｉ—ｇｕｏ，ｚＨＡＮＧＴｉａＩｌ－ｘｕ．ＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙｏｆＩｎｏｄｅｌｉｎｇａＩｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｂｒｄｙｎ锄ｉｃｍｉｍａｇｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ【Ｊ】．Ｉｎｆｈ比ｄａｎｄＬａ鼬ｒＥｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ（张千，曹治国，张天序．动态红外图像的建模与仿真技术．红外与激光工程），２００３，３２（３）：２９９—３０３．［５】ＷＵＪｉａ—ｚ１１ｕ，ＤＡＮＧｇａｎｇ，ＬＩＵＨｕａ—ｆｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｓｃｅ眦Ｓｉｍ山ａ廿∞Ｔ∞ｈｌＩｏＩｏ留ａｎｄＡｐｐｌｉ伪廿衄【Ｍ】．Ⅺ’锄：ⅪｄｉａＩｌＵＩｌｉＶｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ（吴家铸，党岗，刘华峰，等．视景仿真技术及应用．西安：西安电子科技大学出版社），２００１．【６】ＧＯＮＧｚｈｕｏ啪ｎｇ．ＬｙＩｌＩ】｜【ＧｍｐｈｈＩｔｅｒｆａ∞【Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ（龚卓蓉．ＬｙｎＸ图形界面．北京：国防工业出版社），２００２．【７】Ｍｕｌｔｉｆｏｒｅｎ＿Ｐａｍｄｉｇｍｍ．ＩＩｌｃ．ＶｅｇａＳｅｎｓｏｒｐｒｏｄｕｃｔ’ｓＧｕｉｄｅ．（Ｖｅ璐ｉｏｎ３．５）【Ｚ】．ＵＳＡ：ＭｕｌｄＧｅｎ—Ｐａｍｄｉｇｍ，ＩＩｌｃ，２０００．［８】ＷＵｚｏｎｇ一胁，ＬＩＵＭｅｉ－ｌｉｎ，ｚ地蝌ＧＳｈａｏ－ｊｕ，ｅｔａ１．Ｉ曲ｗｅｄ柚ｄＬａ蚪．Ｉ铡岫ｏＩｏ盱【Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：№ｔｉｏｎａｌＤｃｆｅｎｃｅＩｌｌｄｕｓ时胁ｓｓ（吴宗凡，柳美琳，张绍举，等．红外与激光技术．北京：国防工业出版社），１９９８．。

开题报告——基于VEGA的地面目标辐射红外图像仿真结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：对红外图像的仿真工作。

最早在上世纪70年代在美国展开。

美国、英国、法国等发达国家都在红外仿真系统的研制上下了很大功夫。

建立了完整的实验室。

例如美国红石兵工厂陆军高级仿真中心的红外仿真系统，美国陆军白沙靶场红外仿真实验室，英国宇航公司基于5轴转台方案的红外仿真系统以及美国波音公司的红外制导仿真系统等。

最早的红外图像仿真方法主要是通过研究目标北京的表面温度分布模型，以获得到目标背景的温度二维平面分布，然后计算得到辐亮度等辐射特性，归一化得到红外图像。

该时期的研究主要包括对地面植被热模型的研究，对自然地表在一天中红外辐射变化的统计规律的研究，以及不同天气影响下的地面背景表面温度的计算模型；除对模型的研究外，还有人根据多年积累的材料辐射特性及热特性，用一种统计的方法得到各类目标与背景的表面温度，结合气象参数后能预测目标背景在一天不同时刻和一年不同季节的温度变化。

从目标背景的温度模型出发，Jacobs开展了对公路，砖墙灯光具有简单几何外形的物体在晴、阴天气下红外成像模拟；Gerhart等人提出了一个模块化的计算程序通过逐像素地映射目标背景场景的辐射量图来模拟生成红外图像；Sheffer等人采用第一原理模型方法来产生红外场景图像。

早期红外仿真技术主要集中于模型的计算，但由于缺乏实验数据、计算模型本身不够精细，计算机生成环境效果时过于注重细节，导致生成的红外视景图像真实感不强。

随着人们对红外图像理解的加强，逐渐认识到红外图像实际上是为了便于观察，所以将红外波段辐射能量分布变换到可见光波段。

而人眼视觉对图像的理解是具有连续性和区域性的，因此在仿真红外图像时，并不总是需要逐点的计算模型并映射到逐像素，而是可以针对不同材质区域进行仿真，对不同材质区域通过赋予相应的辐射纹理而得到真实感很强的仿真红外图像。