[发明专利]一种自动适应天气的空中小目标动态红外仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种自动适应天气的空中小目标动态红外仿真方法及装置，每一帧图像的仿真方法具体包括以下步骤：根据飞行目标的实际尺度和其与红外传感器的距离，确定其在仿真图像中的尺度；根据飞行目标的红外辐射亮度和灰度分布模型生成目标的灰度分布；结合飞行目标在仿真图像中的位置尺度和灰度分布生成目标图像块；根据红外传感器的位置信息、姿态信息、仿真图像的尺度、以及背景图像在世界坐标系中的位置和尺度，生成背景图像块；根据飞行目标在仿真图像中的位置，融合目标图像块和背景图像块，生成仿真图像；本发明利用深度学习算法自动识别任意背景图像中的天气信息，获取大气传输透过率，提高空中小目标仿真自动化程度和仿真精度。

技术领域

本发明属于红外图像仿真与图像处理技术领域，尤其涉及一种自动适应天气的空中小目标动态红外仿真方法及装置。

背景技术

红外成像仿真在军事和民用领域都有很大的应用潜力，在目标探测与识别、传感器性能评估、军事训练等方面有着广泛的应用。远距离空中目标的检测和跟踪是飞行器导航、导弹制导和空中侦察的关键技术之一。然而，对红外系统进行机载测试不仅耗时，而且通常要花费很高的成本，在某些飞行场景下甚至无法进行。

空中目标红外成像仿真是一种有效的解决方案。仿真系统可以用非常低的成本高效率地测试各种不同的场景，例如可以测试不同天空背景、不同天气条件下多架飞行器之间的动态相遇情况。

常规的红外仿真方法通常仅侧重于对目标的仿真模拟，需根据仿真场景手动设置天气条件，且较少考虑目标相对于传感器运动等动态条件，导致在空中小目标仿真中难以涵盖复杂的天空背景、气象条件，及动态飞行场景，限制了仿真方法的自动化程度和仿真精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动适应天气的空中小目标动态红外仿真方法及装置，提高空中小目标仿真自动化程度和仿真精度。

本发明采用以下技术方案：一种自动适应天气的空中小目标动态红外仿真方法，每一帧图像的仿真方法具体包括以下步骤：

根据飞行目标的实际尺度和其与红外传感器的距离，确定其在仿真图像中的尺度；根据飞行目标的红外辐射亮度和灰度分布模型生成目标的灰度分布；

结合飞行目标在仿真图像中的尺度和灰度分布生成目标图像块；

根据红外传感器的位置信息、姿态信息、仿真图像的尺度、以及背景图像在世界坐标系中的位置和尺度，生成背景图像块；

根据飞行目标在仿真图像中的位置，融合目标图像块和背景图像块，生成仿真图像。

进一步地，红外辐射亮度的计算方法为：

计算空中目标的蒙皮红外辐射亮度；

计算空中目标的反射太阳光红外辐射亮度；

求和蒙皮红外辐射亮度和反射太阳光红外辐射亮度，得到红外辐射亮度。

进一步地，蒙皮红外辐射亮度和反射太阳光红外辐射亮度的计算方法为：

蒙皮红外辐射亮度使用驻点温度法计算；

反射太阳光红外辐射亮度使用Cook-Torrance光照模型计算。

进一步地，根据飞行目标的红外辐射亮度和灰度分布模型生成目标的灰度分布包括：

将红外辐射亮度值转换为最大灰度值；

将最大灰度值作为灰度分布模型的峰值，求解飞行目标的每个像素的灰度值。

进一步地，红外辐射亮度值转换为最大灰度值的具体方法为：识别背景图像的气象信息；

根据气象信息计算对应的大气传输透过率；

根据所述大气传输透过率计算所述红外辐射亮度值对应的最大灰度值。