[发明专利]一种基于实测图像的红外成像模糊效应仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于实测图像的红外成像模糊效应仿真方法，实现基于实测数据的红外图像模糊效应推演仿真，首先对实测图像数据进行预处理，并通过辐射定标的方式，获得场景辐射分布；在此基础上，结合仿真系统设计参数，计算仿真系统光电响应信号分布、对比度调制传递函数；结合测试系统对比度调制传递函数，计算转换矩阵，并通过对转换矩阵逆傅立叶变换，得到矩阵；将矩阵与光电信号分布卷积，实现红外成像模糊效应仿真图像；最后通过对仿真图像空间分辨率转换、噪声叠加，实现红外图像仿真。该方法克服了传统红外成像模糊效应仿真方法模型参量难以获取、对高度复杂耦合的红外实测图像解耦、模型精度低的问题，仿真结果更准确。

技术领域

本发明属于红外成像仿真技术领域，涉及一种基于实测图像的红外成像模糊效应仿真方法。

背景技术

随着红外成像技术发展和应用，红外成像仿真技术越来越受到重视，如以美国为首的发达国家开发了DIRSIG、SE-WORKBENCH、CAMEO-SIM、OSSIM、VIRSuite等仿真平台，并成功支撑空、天、地、海等多种成像系统的设计、验证、研发、测试和评估。

红外系统成像过程中，光学镜头衍射、探测器采样、信号处理电路滤波等都会导致红外系统成像模糊，影响系统成像分辨率、探测/识别距离、虚警率等。由此可见，红外系统成像模糊效应仿真是红外成像仿真技术中一个不可或缺的重要环节。

目前主要通过辐射预测或反演方式，获取战场环境本征辐射分布；再结合红外系统设计参数等，通过构建对比度调制传递函数模型表征红外系统模糊效应；通过叠加红外系统对比度调制传递函数模型，实现红外系统成像模糊效应仿真。其中，辐射预测方式实现过程复杂，且反演过程涉及的物体热交换、热传导等模型的参量难以获取；辐射反演方式需要对高度、复杂耦合的红外实测图像解耦至战场环境本征辐射，解耦过程误差源较多。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对上述现有红外成像模糊效应仿真方法中存在的缺陷，提出一种基于实测图像的红外成像模糊效应仿真方法，以实现基于实测数据的红外图像模糊效应推演仿真。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于实测图像的红外成像模糊效应仿真方法，其工作原理是：假设红外测试系统的对比度调制传递函数为MTF_t(f_x,f_y)，实测红外图像数据为g_t(x,y)；仿真系统MTF为MTF_s(f_x,f_y)，仿真红外图像数据为g_s(x,y)；理想无模糊效应红外图像数据为g(x,y)。则，不考虑噪声、空间分辨率影响情况下，根据红外系统成像模糊效应原理可知：

g_t(x,y)＝FFT^-1[MTF_t(f_x,f_y)·FFT(g(x,y))]

g_s(x,y)＝FFT^-1[MTF_s(f_x,f_y)·FFT(g(x,y))]

构建转换矩阵A(f_x，f_y)，令MTF_s(f_x,f_y)＝A(f_x,f_y)·MTF_t(f_x,f_y)。则：

则仿真红外图像数据g_s(x,y)可表示为：