[发明专利]基于辐射传递的大视场红外探测图像仿真方法

说明书

一种基于辐射传递的大视场红外探测图像仿真方法，方法的输入涉及两类图像，第一类为场景灰度图像，该类图像为大视场图像，对应的谱段与待仿真谱段相似但不相同；第二类为辐射亮度测量图像，该类图像为场景的多幅小视场图像，对应的谱段与待仿真谱段相同。一、将大视场场景灰度图像进行几何分辨率调整，调整至要求的分辨率；二、建立大视场场景灰度图像中的灰度与多幅小视场辐射亮度测量图像中的强度之间的线性辐射传递关系，将大视场场景灰度图像转换为辐射强度图像；三、基于点目标对应的探测信噪比指标计算噪声均方差，添加对应强度的高斯噪声完成噪声仿真；四、随机添加一定辐射强度的点目标并对辐射图像量化完成图像仿真。

技术领域

本发明涉及一种基于辐射传递的大视场红外探测图像仿真方法，属于目标检测技术领域。

背景技术

云背景中红外点目标检测算法的设计、测试都离不开图像源，针对场景中的中层云、高层卷云或冰晶云等不同类型云场对目标检测算法性能的测试必不可少，因此大视场红外探测图像的快速仿真具有一定应用需求。

目前，基于三维辐射传输计算的探测器辐射图像仿真是红外探测图像仿真的高精度方法，该方法通过逐次散射迭代进行多次散射源函数计算，一次性计算整个物理场的源函数，而后对3D物理场进行严格的三维辐射传输解算。但该方法与谱段以及云场景中的物质成分严格相关，计算速度较慢。

发明内容

本发明提出了基于辐射传递的大视场红外探测图像仿真方法，以避免大视场图像仿真复杂三维辐射传输中计算速度较慢的问题，为此本发明采用如下的技术方案：

一种基于辐射传递的大视场红外探测图像仿真方法，包括：

步骤一、以谱段Δλ作为图像仿真谱段，统计Δλ谱段对应的复杂云背景条件下的多幅小视场辐射亮度测量图像中的辐射亮度最大值L_max和最小值L_min；

步骤二、选择相近谱段Δλ_A的复杂云背景条件下的大视场灰度图像A，由于亮度为场景的固有属性，在大视场中场景辐射亮度的最大值和最小值同样分别为L_max和L_min；对图像进行双线性插值至仿真要求的分辨率d(m)，得到图像G；将图像G中像元对应的辐射亮度值转化为辐射强度值，具体方式为：

I(W/sr)＝L(W/(sr·m²))×d²(m²)

其中，I为辐射强度；

步骤三、大视场灰度图像G中像素灰度范围为G_min～G_max，对应的强度范围为I_min～I_max，灰度与辐射强度之间的线性系数R为：

其中，I_max和I_min分别为L_max、L_min对应的辐射强度；

步骤四、对大视场灰度图像G中的像素灰度进行辐射强度赋值，具体方式为：

F(x,y)＝R·[G(x,y)-G_min]+I_min

其中，G(x,y)为大场景图像中(x,y)处的像素灰度，F(x,y)为对应的辐射强度。

步骤五、目标的探测性能一般用辐射强度I_T时的探测信噪比SNR_T描述，即为SNR_T＝I_T/σ，其中σ为探测器时间噪声均方差，噪声满足高斯分布；I_T为目标辐射强度，则噪声均方差可描述为：

σ＝I_T/SNR_T