[發明專利]一種自動適應天氣的空中小目標動態紅外仿真方法及裝置

在審

• 申請號: 202111180744.2
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113902663A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 楊珺;王家豪
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 李明全

本發明公開了一種自動適應天氣的空中小目標動態紅外仿真方法及裝置，每一幀圖像的仿真方法具體包括以下步驟：根據飛行目標的實際尺度和其與紅外傳感器的距離，確定其在仿真圖像中的尺度；根據飛行目標的紅外輻射亮度和灰度分布模型生成目標的灰度分布；結合飛行目標在仿真圖像中的位置尺度和灰度分布生成目標圖像塊；根據紅外傳感器的位置信息、姿態信息、仿真圖像的尺度、以及背景圖像在世界坐標系中的位置和尺度，生成背景圖像塊；根據飛行目標在仿真圖像中的位置，融合目標圖像塊和背景圖像塊，生成仿真圖像；本發明利用深度學習算法自動識別任意背景圖像中的天氣信息，獲取大氣傳輸透過率，提高空中小目標仿真自動化程度和仿真精度。

技術領域

本發明屬于紅外圖像仿真與圖像處理技術領域，尤其涉及一種自動適應天氣的空中小目標動態紅外仿真方法及裝置。

背景技術

紅外成像仿真在軍事和民用領域都有很大的應用潛力，在目標探測與識別、傳感器性能評估、軍事訓練等方面有著廣泛的應用。遠距離空中目標的檢測和跟蹤是飛行器導航、導彈制導和空中偵察的關鍵技術之一。然而，對紅外系統進行機載測試不僅耗時，而且通常要花費很高的成本，在某些飛行場景下甚至無法進行。

空中目標紅外成像仿真是一種有效的解決方案。仿真系統可以用非常低的成本高效率地測試各種不同的場景，例如可以測試不同天空背景、不同天氣條件下多架飛行器之間的動態相遇情況。

常規的紅外仿真方法通常僅側重于對目標的仿真模擬，需根據仿真場景手動設置天氣條件，且較少考慮目標相對于傳感器運動等動態條件，導致在空中小目標仿真中難以涵蓋復雜的天空背景、氣象條件，及動態飛行場景，限制了仿真方法的自動化程度和仿真精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種自動適應天氣的空中小目標動態紅外仿真方法及裝置，提高空中小目標仿真自動化程度和仿真精度。

本發明采用以下技術方案：一種自動適應天氣的空中小目標動態紅外仿真方法，每一幀圖像的仿真方法具體包括以下步驟：

根據飛行目標的實際尺度和其與紅外傳感器的距離，確定其在仿真圖像中的尺度；根據飛行目標的紅外輻射亮度和灰度分布模型生成目標的灰度分布；

結合飛行目標在仿真圖像中的尺度和灰度分布生成目標圖像塊；

根據紅外傳感器的位置信息、姿態信息、仿真圖像的尺度、以及背景圖像在世界坐標系中的位置和尺度，生成背景圖像塊；

根據飛行目標在仿真圖像中的位置，融合目標圖像塊和背景圖像塊，生成仿真圖像。

進一步地，紅外輻射亮度的計算方法為：

計算空中目標的蒙皮紅外輻射亮度；

計算空中目標的反射太陽光紅外輻射亮度；

求和蒙皮紅外輻射亮度和反射太陽光紅外輻射亮度，得到紅外輻射亮度。

進一步地，蒙皮紅外輻射亮度和反射太陽光紅外輻射亮度的計算方法為：

蒙皮紅外輻射亮度使用駐點溫度法計算；

反射太陽光紅外輻射亮度使用Cook-Torrance光照模型計算。

進一步地，根據飛行目標的紅外輻射亮度和灰度分布模型生成目標的灰度分布包括：

將紅外輻射亮度值轉換為最大灰度值；

將最大灰度值作為灰度分布模型的峰值，求解飛行目標的每個像素的灰度值。

進一步地，紅外輻射亮度值轉換為最大灰度值的具體方法為：識別背景圖像的氣象信息；

根據氣象信息計算對應的大氣傳輸透過率；

根據所述大氣傳輸透過率計算所述紅外輻射亮度值對應的最大灰度值。