[发明专利]一种强光源干扰微光系统成像的特征量化方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机仿真技术领域，涉及强光干扰源对微光环境中目标表面辐射特性的仿真研究，具体是一种基于强光源干扰微光系统成像特征量化的仿真方法，可用于微光成像系统的特征量化评估与性能分析。

背景技术

在复杂战场环境中，强光源(如照明弹)已成为干扰微光系统成像质量的重要因素。为实现复杂战场环境中微光成像系统抗强光干扰能力防护，开展强光源干扰后微光系统成像特征量化模型与性能分析将具有重要的理论意义和应用价值。

从国内外公开的文献来看，目前主要从以下三方面开展强光源影响微光系统成像的研究：(1)通过实验分析强光辐照对系统调制传递函数的影响，研究强光对系统成像质量的影响；(2)通过分析强光辐照对目标亮度及其周围背景亮度的影响，研究强光对目标成像对比度的影响；(3)通过实验分析不同光源能量对微光成像光晕大小的影响，研究强光对系统最小分辨率的影响。在这些文献中，还没有涉及微光成像系统中自动亮度控制对系统强光适应性的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处，在微光环境中，针对照明弹强光干扰源的作用，提供一种强光源干扰微光系统成像的特征量化方法，用于研究微光系统中目标的成像结果。

实现本发明目的的技术原理是：根据干扰源(照明弹)的空间辐射特性，和干扰源作用下的微光系统响应特性，研究了在干扰源的作用下，目标位于干扰源光照范围外以及干扰源光照范围内不同位置时目标的成像结果，其技术方案包括如下步骤：

(1)利用3dMax软件生成目标及其背景的三维模型，并导入基于OGRE的三维场景仿真程序中，生成特定环境景象；

(2)建立强光源作用下的目标表面辐射特性模型，在图像渲染的每一帧，根据强光源的位置、观测位置以及目标表面面元的位置和法线方向向量这些参数实时计算强光源和环境光在目标表面面元处产生的辐射照度；

(3)计算目标反射强光源和环境光在观测方向产生的光亮度；

(4)建立强光源作用前的微光系统成像的信号响应特性模型；

(5)建立强光源作用后的微光系统成像的信号响应特性模型；

(6)结合强光源作用下的目标表面辐射特性模型和微光系统成像的信号响应特性模型，模拟了在强光干扰源下，目标位于干扰源光照范围外以及干扰源光照范围内不同位置时目标的成像结果，并对结果进行了分析；当强光源位于系统视场内和视场外时，导致系统输出图像质量变化的主要因素不同，为实现强光源干扰微光系统成像的特征量化，需要根据强光源位置考虑不同导致图像质量变化的因素。

本发明与现有的强光源影响微光系统成像的研究方法相比，具有如下显著优点：

(1)本发明采用Schlick双向反射率模型(BRDF)描述目标表面反射特性，分析了强光源辐射对目标表面空间辐射特性的影响，物理真实性高；

(2)本发明结合微光系统增益特性，定量分析了强光干扰前后信号响应特性的变化，客观反映真实微光系统的成像过程，仿真真实感强。

附图说明

图1为本发明的总流程图；

图2为本发明生成的无强光源干扰时，系统输出的图像模拟结果；

图3为本发明生成的强光源位于系统视场内，位置为(2990，100，1526)(单位：m)时系统输出图像模拟结果；

图4表示本发明生成的强光源位于系统视场内，位置为(2990，125，1526)(单位：m)时系统输出图像模拟结果；

图5表示本发明生成的强光源位于系统视场外，位置为(2990，150，1526)(单位：m)时系统输出图像模拟结果；

图6表示本发明生成的强光源位于系统视场外，位置为(2990，200，1526)(单位：m)时系统输出图像模拟结果。

具体实施方式

参照图1，本发明的具体实施过程如下：

步骤1，利用3dMax软件生成目标及其背景的三维模型，并导入基于OGRE的三维场景仿真程序中，尘成特定环境景象；

步骤2，建立强光源作用下的目标表面辐射特性模型，在图像渲染的每一帧，根据强光源的位置、观测位置以及目标表面面元的位置和法线方向向量这些参数，实时计算强光源和环境光在目标表面面元处产生的辐射照度和目标反射强光源和环境光在观测方向产生的光亮度：

(2a)本发明根据立体角投影理论建立了照明弹的空间辐射模型，用于计算照明弹在目标表面面元产生的辐射照度，其表达式为：