[发明专利]基于实测红外成像数据的目标与背景融合仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于实测红外成像数据的目标与背景融合仿真方法，主要用来生成目标在不同背景以及背景中的不同位置处的红外图像。其方法实现包括：拍摄红外图像，计算目标红外图像中的目标的实际尺寸，计算目标红外图像中目标产生的红外特征的辐射亮度，分离红外图像中的目标红外图像，计算模拟红外成像系统中模拟目标的红外特征，融合模拟目标与背景的红外特征，输出模拟目标与背景融合的红外仿真图像。本发明可以得到目标处于不同条件的背景以及背景中不同位置的红外图像，具有仿真生成红外目标图像真实度高，细节特征丰富的优点。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更进一步涉及红外图像处理技术领域中的一种基于实测红外成像数据的目标与背景融合仿真方法。本发明可以对分别拍摄的目标与其拟存在的空间背景(如舰船与海洋)的两幅红外图像融合成一幅图像，完成目标与背景的红外成像仿真以及合成，模拟不同距离以及不同背景环境下目标与背景的红外成像融合仿真。

背景技术

红外成像仿真是在时间、空间、光谱以及辐射量等方面，对景物红外辐射分布的一种仿真。红外图像的仿真一般可分为目标仿真、背景仿真、大气和战场烟雾等模糊体作用效果仿真以及探测器作用效果仿真等几个部分。红外成像仿真技术使很多限制条件下无法获得的红外图像可由计算机仿真生成，现在已经广泛应用于军事和民用领域。

北京理工大学在其申请的专利文献“一种新的基于景物空间频率的红外图像纹理仿真方法”(专利申请号2014110144297.9，申请公布号CN 103942831A)中公开了一种景物空间频率的红外图像纹理仿真方法。该方法基于实拍的初始红外纹理图像，根据目标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，并根据目标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图像纹理仿真方法。该方法存在的不足之处是，在该方法建立的基于距离信息的空间频率滤波模型中，目标只能存在于实拍红外纹理图像中的固有背景中，不能模拟背景改变以及目标处在不同天气条件下的背景的问题。

陈珊在其发表的论文“一种新的红外纹理生成方法”(大连海事大学学报，2010，36卷，4期)中提出的基于可见光纹理的红外纹理模拟方法，该方法将地形数据生成的可见光纹理图像与红外成像模型生成的红外图像相结合，使用一个合成因子调节仿真图像中红外信息和可见光纹理信息的比重，生成红外场景仿真图像。该方法存在的不足之处是，因为红外和可见纹理具有不同的形成原理，在处理大规模场景信息时不能使用单一的红外与可见光纹理信息比重因子调节全部细节场景，其模拟方法可以适用于只需要少量细节的大规模红外仿真场景，但是它不适用于使用到需要大量细节的红外场景仿真中。

Wang X在“Ship target detection and tracking in cluttered infraredimagery”(Optical Engineering，2011，50(5)：057207-057207-12)一文中为了计算目标的成像尺寸，将目标看作一个长方体，并测量长方体的长度、宽度和高度，根据几何对应关系计算不同成像距离处目标的成像尺寸。该方法的不足之处在于计算目标不同成像距离处的尺寸时，直接根据目标在场景中的物理尺寸计算不同成像距离处的尺寸，没有根据红外成像原理来准确计算不同成像距离处的成像像素数目来计算目标成像尺寸，且没有考虑不同成像距离处大气红外传输效应的不同，导致成像准确度不高，影响目标在成像场景中的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种基于实测红外成像数据的目标与背景融合仿真方法。

实现本发明目的的思路是，在红外场景仿真中，经常需要模拟目标存在于不同背景的情况，按照用户对目标所处背景的不同要求(如目标在背景中处于不同位置以及目标处于不同天气情况的背景下)，综合考虑目标与背景融合时空间成像几何转换以及经过不同距离的大气传输对于目标表面辐射亮度的影响，得到模拟目标与背景融合的红外图像。

为实现上述目的，本发明的具体步骤如下：