[发明专利]具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法及系统

权利要求书

1.一种具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，其特征在于，包括：

采用光线追迹法和物理光学方法计算得到湍流传输效应数据，并将湍流传输效应数据存储在显卡CUDA缓存中；

对红外场景元素及红外场景辐射特性建模；

对红外场景辐射特性进行实时动态解算，建立红外场景辐射特性与灰度的映射，绘制动态红外灰度图像并将其在显卡图像帧缓存中渲染成图像灰度矩阵数据；

根据湍流传输效应数据和图像灰度矩阵数据，利用显卡CUDA的并行运算能力实时生成具有动态失真效应的红外场景图像；

其中，所述采用光线追迹法和物理光学方法计算得到湍流传输效应数据包括：

采用光线追迹法对经过流场的光线进行追迹得到光线的传播路径，沿路径进行积分得出到达光瞳面上的光程差或相位差，由光程差或相位差构建光瞳函数；

采用物理光学方法得到通过流场之后的像面光波复振幅分布，通过像面复振幅分布得到点扩散函数和光学传递特性，作为湍流传输效应数据。

2.根据权利要求1所述的具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，其特征在于，所述失真效应包括抖动、模糊和偏移的大气湍流传输失真效应。

3.根据权利要求1所述的具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，其特征在于，所述对红外场景元素及红外场景辐射特性建模包括：

依据近似原型和适合特性计算的模型简化原则，建立红外场景元素三维网格模型，利用三角形面片集合逼近形体，模型的每个三角形面片定义为一个网格，形成模型文件；

根据红外场景元素状态及观测状态计算红外场景辐射特性分布数据，得到红外场景辐射特性。

4.根据权利要求1所述的具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，其特征在于，所述对红外场景辐射特性进行实时动态解算包括：

对红外场景元素每个面片的红外辐射特性进行实时动态解算，完成三维模型变换及场景变换，确定每帧的红外成像传感器观测视角的目标姿态和目标张角，真实复现红外成像传感器在不同成像距离、观测角度下实时观测的目标张角和几何形态及运动特性图像仿真。

5.根据权利要求1所述的具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，其特征在于，所述根据湍流传输效应数据和图像灰度矩阵数据，利用显卡CUDA的并行运算能力实时生成具有动态失真效应的红外场景图像包括：

实时获取显卡图像帧缓存中当前帧的红外场景图像灰度矩阵数据，并依据红外成像传感器的实时位置信息读取显卡CUDA缓存中预先存储的相应的的湍流传输效应数据，利用显卡CUDA的并行运算能力动态完成根据湍流传输数据与图像灰度矩阵数据实时生成具有动态失真效应的红外场景图像。

6.一种执行权利要求1所述方法的具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成系统，其特征在于，包括：

湍流传输效应数据计算模块，采用光线追迹法和物理光学方法计算得到湍流传输效应数据，并将湍流传输效应数据存储在显卡CUDA缓存中；

红外场景建模模块，对红外场景元素及红外场景辐射特性建模；

红外场景图像实时绘制模块，对红外场景辐射特性进行实时动态解算，建立红外场景辐射特性与灰度的映射，绘制动态红外灰度图像并将其在显卡图像帧缓存中渲染成图像灰度矩阵数据；

具有动态失真效应的红外场景图像实时生成模块，根据湍流传输效应数据和图像灰度矩阵数据，利用显卡CUDA的并行运算能力实时生成具有动态失真效应的红外场景图像。