[发明专利]一种新的基于景物空间频率的红外图像纹理仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于三维红外场景仿真技术领域，涉及一种在“零”视距实拍红外图像纹理基础上仿真不同视距上红外图像纹理的方法。

背景技术

景物纹理是识别该景物的重要特征，不同观察距离上景物的纹理也有不同程度的细节体现。目前红外纹理的生成方法主要有两种，第一种方法是通过仿真计算得到景物的红外纹理图像，但在不同观测距离下，这种仿真方法未考虑高频信息的损失和景物细节的温差由于大气影响而发生变化导致图像模糊的现象，在视距改变时只是简单对图像进行缩放。第二种方法采用实拍纹理数据作为红外纹理，这种方法采集的数据可靠性高，但是需要对每一种纹理的拍摄距离、拍摄方向和天气条件等做严格的规范，操作繁琐，代价高昂。

为解决不同视距上红外图像纹理生成问题，本发明阐述了一种新的基于景物空间频率的红外图像纹理仿真方法，包括新方法的原理、步骤、结果等内容，为红外场景仿真中不同视距上红外图像纹理仿真提供一种参考方法。

发明内容

本发明针对目前红外场景仿真中不同视距上红外图像纹理模拟真实感较低，缺乏有效仿真方法的问题，提供了一整套新的基于景物空间频率的红外图像纹理仿真方法。方法基于实拍的初始红外纹理图像，根据景物与探测器的距离确定了基于距离信息的空间频率滤波模型，并根据景物细节频率对应的温差与热成像系统的最小可分辨温差（MRTD）的对比关系，确定了基于MRTD的滤波模型，将两滤波模型作用于初始图像上，得到不同视距下的红外纹理仿真图像。

基于景物空间频率的红外图像纹理仿真技术方案包括：

a)成像的频率金字塔原理；

b)不同视距上景物探测器成像分析；

c)初始红外纹理图像的获取要求；

d)根据景物与探测器物像关系确定不同视距上景物在探测器上的成像尺寸及探测器能够反映的景物的最大空间频率，据此确定基于距离信息的空间频率滤波器，对初始图像进行滤波和降采样；

e)确定景物图像频率分布与温差的关系模型。根据初始红外纹理图像的获取条件，确定图像中各点温度和平均温差，平均温差作为初始图像的最高频率对应的温差。同样方法，获取不同距离下成像的最大频率，根据初始图像的温度得到不同距离上景物成像时每个像素表征的温度，并计算该距离上景物成像的最高频率对应的平均温差。将温差和频率的离散值经过回归分析，拟合出对应的关系曲线，最终确定景物图像的频率温差关系曲线；

f)根据热成像系统的最小可分辨温差曲线确定热像仪分辨某频率的细节图案需要的最小温差；将最小可分辨温差与不同视距上图像的实际温差作对比，确定基于最小可分辨温差的红外纹理图像滤波模型，用该模型对由d）得到的图像再次滤波，最终得到不同视距红外纹理仿真图像。

本发明的有益成果：

a)采用基于实拍初始纹理图像仿真不同距离上红外图像纹理的方法，保证了仿真数据来源的真实性、可靠性；

b)考虑了距离变化对于图像不同频率细节的影响，反映出视距变化时景物的红外图像纹理较为精确的变化，为目标识别、探测等领域提供更为精确的数据源；

c)以往方法多考虑大气对于图像对比度的影响，本发明考虑了大气对于景物细节温差的影响，从红外成像的物理原理出发，保证了仿真方法的科学性和可靠性；

d)提供了一套新的可以有效模拟不同视距下的红外图像纹理的方法，可提高红外纹理图像的获取效率，降低红外图像获取的成本。

附图说明

图1图像金字塔

图2不同距离上景物探测器成像示意图

图3基于景物空间频率的红外图像纹理仿真流程图

具体实施方式

下面结合附图1、2、3和实例对本发明的过程做进一步说明。

1.成像的频率金字塔原理

图像金字塔是图像多分辨率表示中一种有效结构，它是一系列以金字塔形状排列的、分辨率逐步降低的图像集合，如附图1，金字塔底部是待处理图像的高分辨率表示，顶部包含一个低分辨率近似，当向金字塔的上层移动时，尺寸和分辨率降低。基础级J的大小为2^J×2^J或N×N,其中J＝log₂N。顶点级0的大小为1×1(即单个像素)，第j级图像的大小为2^j×2^j,0≤j≤J。可以看出，由大小为N×N的原始图像和J次分解各层中的近似分量构成了一个多分辨率金字塔，各图像之间的尺寸是2的整数倍。