[發(fā)明專利]一種基于識(shí)別距離的紅外成像仿真驗(yàn)證方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110075738.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN112734744A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭冰濤;張衛(wèi)國(guó);王譚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安應(yīng)用光學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/80
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發(fā)明公開了一種基于識(shí)別距離的紅外成像仿真驗(yàn)證方法，采用識(shí)別距離作為紅外成像仿真模型的準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)因子，可以實(shí)現(xiàn)紅外系統(tǒng)性能、紅外圖像特征、人眼視覺的同時(shí)考慮。驗(yàn)證方法為：首先通過紅外系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)，測(cè)量多名觀察人員對(duì)不同大小、溫度標(biāo)準(zhǔn)四桿靶標(biāo)的識(shí)別距離；根據(jù)紅外成像系統(tǒng)參數(shù)、靶標(biāo)大小、靶標(biāo)的黑體等效溫度，通過紅外成像仿真實(shí)驗(yàn)，測(cè)量觀察人員對(duì)仿真圖像中四桿靶標(biāo)的識(shí)別距離；最后結(jié)合紅外系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算紅外成像仿真模型準(zhǔn)確度，進(jìn)行紅外成像仿真驗(yàn)證。本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)紅外成像仿真驗(yàn)證方法對(duì)人眼視覺考慮不足的問題，考慮的因素更全面，結(jié)果更可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外成像仿真技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于識(shí)別距離的紅外成像仿真驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)

紅外成像仿真是一門將數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)視覺、圖形學(xué)等學(xué)科深度交叉的新興研究方向，旨在結(jié)合紅外輻射計(jì)算、紅外系統(tǒng)、圖形可視化等技術(shù)，將紅外成像系統(tǒng)采集能力與計(jì)算機(jī)的處理能力相結(jié)合，從成像機(jī)理上來(lái)預(yù)測(cè)傳統(tǒng)紅外系統(tǒng)性能。由于其迭代速度快、耗時(shí)短、成本低，已被廣泛采用。高仿真準(zhǔn)確度是確保紅外成像仿真技術(shù)得以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的前提。開展紅外成像仿真驗(yàn)證的相關(guān)研究工作，評(píng)價(jià)紅外成像仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度，這對(duì)于紅外系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成像仿真、安全偵察等領(lǐng)域具有重要意義。

在紅外成像仿真領(lǐng)域，通常采用紅外系統(tǒng)性能或紅外圖像特征進(jìn)行紅外成像仿真驗(yàn)證：針對(duì)某一紅外成像系統(tǒng)，利用標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)，測(cè)試系統(tǒng)性能(包括成像信噪比、分辨率、成像像素?cái)?shù))或提取紅外圖像特征(包括直方圖，對(duì)比度，信息熵)；針對(duì)待驗(yàn)證的紅外成像仿真模型，將上述紅外成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)尺寸和溫差、成像距離，計(jì)算紅外成像仿真圖像，并分析系統(tǒng)性能(包括成像信噪比、分辨率、成像像素?cái)?shù))或提取仿真圖像特征(包括直方圖，對(duì)比度，信息熵)；計(jì)算測(cè)試得到的和仿真得到的系統(tǒng)性能或紅外圖像特征之間的相對(duì)誤差，計(jì)算紅外成像仿真準(zhǔn)確度。這種紅外成像仿真驗(yàn)證方法沒有考慮人眼視覺的影響：即使仿真圖像與測(cè)試圖像在系統(tǒng)性能和紅外圖像特征方面完全一致，人眼對(duì)仿真圖像與實(shí)測(cè)圖像的判讀結(jié)果(如識(shí)別距離、探測(cè)距離)也有可能差異極大。因此，這種紅外成像仿真驗(yàn)證方法的誤差往往很大。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

針對(duì)上述現(xiàn)有紅外成像仿真驗(yàn)證方法中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種紅外成像仿真驗(yàn)證方法，可以實(shí)現(xiàn)紅外系統(tǒng)性能、紅外圖像特征、人眼視覺的同時(shí)考慮。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于識(shí)別距離的紅外成像仿真驗(yàn)證方法，包括以下步驟：

第一步、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，包括紅外系統(tǒng)、不同大小靶標(biāo)、靶標(biāo)固定裝置、標(biāo)準(zhǔn)黑體源、測(cè)距機(jī)、角度計(jì)量器、輻射測(cè)量計(jì)。

第二步、紅外系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)。設(shè)置不同靶標(biāo)溫度，并用輻射測(cè)量計(jì)測(cè)試靶標(biāo)的黑體等效溫度。針對(duì)一種溫度、大小的靶標(biāo)，利用紅外系統(tǒng)對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行成像，并選擇多名觀察人員對(duì)圖像判讀，記錄每一個(gè)觀察人員對(duì)靶標(biāo)的識(shí)別距離：當(dāng)靶標(biāo)位于某一位置時(shí)，觀察人員恰好能夠從采集圖像中識(shí)別靶標(biāo)，靶標(biāo)與紅外系統(tǒng)之間距離即為識(shí)別距離。

第三步、紅外系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。針對(duì)第二步得到的一種溫度、大小的靶標(biāo)，計(jì)算多名觀察人員識(shí)別距離的平均值，得到人眼對(duì)靶標(biāo)的識(shí)別距離測(cè)試結(jié)果R₁₁、R₁₂、...、R_1X。

第四步、紅外成像仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)第二步的紅外成像系統(tǒng)參數(shù)、靶標(biāo)大小、實(shí)測(cè)靶標(biāo)的黑體等效溫度，在紅外成像仿真模型中輸入紅外成像系統(tǒng)參數(shù)、靶標(biāo)大小、靶標(biāo)的黑體等效溫度，并進(jìn)行紅外成像仿真。選擇第二步所述的觀察人員對(duì)圖像判讀，，記錄每一個(gè)觀察人員對(duì)靶標(biāo)的識(shí)別距離。

第五步、紅外成像仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。針對(duì)第四步得到的一種溫度、大小的靶標(biāo)，計(jì)算多名觀察人員識(shí)別距離的平均值，得到人眼對(duì)靶標(biāo)的識(shí)別距離測(cè)試結(jié)果R₂₁、R₂₂、...、R_2X。