[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

说明书

本发明公开一种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，该方法包括：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。本发明可实现具有复杂动态失真效应的红外场景图像的实时生成，可为红外传感器动态测试提供支撑。

技术领域

本发明涉及仿真技术领域。更具体地，涉及一种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。

背景技术

工作在湍流大气环境下的红外成像传感器面临着复杂的传输干扰，给图像识别带来了很大的困难。如何对干扰环境带来的动态失真效应图像进行模拟，是考核红外成像传感器性能的关键技术。由于大气湍流状态瞬息万变，计算十分复杂，单纯依赖普遍采用的基于显卡图形计算引擎的动态光学场景图像生成方法无法保证图像失真效应仿真的实时性。目前的失真效果图像模拟通常是对单帧或多帧图像离散处理进行分析研究，动态特性的考核十分受限，急需解决复杂传输干扰的建模及实时模拟方法，实现对干扰传输形成的图像模糊、抖动和偏移等图像退化效应动态图像的实时仿真。

因此，需要提供一种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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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，以将显卡动态图像生成能力与显卡的CUDA并行计算能力相结合，避免显存数据与内存数据交互的时间消耗，借助CUDA运算实现了动态图像处理，进而解决复杂红外失真效应图像的实时生成问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有动态失真效应的红外场景图像的实时生成方法，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述对红外场景辐射特性进行实时动态解算包括：