[發明專利]基于實測紅外成像數據的目標與背景融合仿真方法

有效

• 申請號: 201811309985.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109447932B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王曉蕊;李珂;李祉涵;袁航;張俊雅
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明公開了一種基于實測紅外成像數據的目標與背景融合仿真方法，主要用來生成目標在不同背景以及背景中的不同位置處的紅外圖像。其方法實現包括：拍攝紅外圖像，計算目標紅外圖像中的目標的實際尺寸，計算目標紅外圖像中目標產生的紅外特征的輻射亮度，分離紅外圖像中的目標紅外圖像，計算模擬紅外成像系統中模擬目標的紅外特征，融合模擬目標與背景的紅外特征，輸出模擬目標與背景融合的紅外仿真圖像。本發明可以得到目標處于不同條件的背景以及背景中不同位置的紅外圖像，具有仿真生成紅外目標圖像真實度高，細節特征豐富的優點。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更進一步涉及紅外圖像處理技術領域中的一種基于實測紅外成像數據的目標與背景融合仿真方法。本發明可以對分別拍攝的目標與其擬存在的空間背景(如艦船與海洋)的兩幅紅外圖像融合成一幅圖像，完成目標與背景的紅外成像仿真以及合成，模擬不同距離以及不同背景環境下目標與背景的紅外成像融合仿真。

背景技術

紅外成像仿真是在時間、空間、光譜以及輻射量等方面，對景物紅外輻射分布的一種仿真。紅外圖像的仿真一般可分為目標仿真、背景仿真、大氣和戰場煙霧等模糊體作用效果仿真以及探測器作用效果仿真等幾個部分。紅外成像仿真技術使很多限制條件下無法獲得的紅外圖像可由計算機仿真生成，現在已經廣泛應用于軍事和民用領域。

北京理工大學在其申請的專利文獻“一種新的基于景物空間頻率的紅外圖像紋理仿真方法”(專利申請號2014110144297.9，申請公布號CN 103942831A)中公開了一種景物空間頻率的紅外圖像紋理仿真方法。該方法基于實拍的初始紅外紋理圖像，根據目標與探測器的距離確定了基于距離信息的空間頻率濾波模型，并根據目標細節頻率對應的溫差與熱成像系統的最小可分辨溫差(MRTD)的對比關系，確定了基于MRTD的濾波模型，將兩濾波模型作用于初始圖像上，得到不同視距下的紅外圖像紋理仿真方法。該方法存在的不足之處是，在該方法建立的基于距離信息的空間頻率濾波模型中，目標只能存在于實拍紅外紋理圖像中的固有背景中，不能模擬背景改變以及目標處在不同天氣條件下的背景的問題。

陳珊在其發表的論文“一種新的紅外紋理生成方法”(大連海事大學學報，2010，36卷，4期)中提出的基于可見光紋理的紅外紋理模擬方法，該方法將地形數據生成的可見光紋理圖像與紅外成像模型生成的紅外圖像相結合，使用一個合成因子調節仿真圖像中紅外信息和可見光紋理信息的比重，生成紅外場景仿真圖像。該方法存在的不足之處是，因為紅外和可見紋理具有不同的形成原理，在處理大規模場景信息時不能使用單一的紅外與可見光紋理信息比重因子調節全部細節場景，其模擬方法可以適用于只需要少量細節的大規模紅外仿真場景，但是它不適用于使用到需要大量細節的紅外場景仿真中。

Wang X在“Ship target detection and tracking in cluttered infraredimagery”(Optical Engineering，2011，50(5)：057207-057207-12)一文中為了計算目標的成像尺寸，將目標看作一個長方體，并測量長方體的長度、寬度和高度，根據幾何對應關系計算不同成像距離處目標的成像尺寸。該方法的不足之處在于計算目標不同成像距離處的尺寸時，直接根據目標在場景中的物理尺寸計算不同成像距離處的尺寸，沒有根據紅外成像原理來準確計算不同成像距離處的成像像素數目來計算目標成像尺寸，且沒有考慮不同成像距離處大氣紅外傳輸效應的不同，導致成像準確度不高，影響目標在成像場景中的尺寸。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提出了一種基于實測紅外成像數據的目標與背景融合仿真方法。

實現本發明目的的思路是，在紅外場景仿真中，經常需要模擬目標存在于不同背景的情況，按照用戶對目標所處背景的不同要求(如目標在背景中處于不同位置以及目標處于不同天氣情況的背景下)，綜合考慮目標與背景融合時空間成像幾何轉換以及經過不同距離的大氣傳輸對于目標表面輻射亮度的影響，得到模擬目標與背景融合的紅外圖像。

為實現上述目的，本發明的具體步驟如下：