红外目标与背景的物理叠合研究

发布时间：2020-09-17 21:29

　　红外仿真技术已经广泛的应用于军事和民用领域。由于其基于计算机的仿真技术无需考虑顽固天气以及巨大的人力物力就能够进行试验,因此无论是发达国家还是发展中国家都对此领域的发展关心备至。其中,基于空中目标追踪,空中高速移动的目标和背景的红外仿真以及合成技术的研究尤其火热。而对于空中的目标导弹,其主要的辐射源就是导弹尾焰,因此如何在复杂背景下快速探测尾焰是一个有巨大意义的研究课题。为了能够有助于未来高空目标的探测与追踪,就需要将目标与特定的场景进行一个叠合研究,通过目标与背景叠合的仿真实验去确定目标在某些特定场景下的形态变化,进而为以后的目标探测或追踪作一个引导的作用。本文因此基于尾焰目标和背景的辐射特性,研究尾焰目标与背景的叠合技术,并在叠合过程中考虑了尾焰辐射变化所受的必要的外在影响。具体的工作内容如下:(1)由于现阶段叠合算法分为基于alpha叠合、基于梯度叠类以及基于多分辨叠合3大类~([51]),首先研究当中具有代表性的图像叠合算法,包括:alpha合成算法、拉普拉斯金字塔算法,泊松编辑算法,并通过一些实验验证算法的场景适用性,选出适用于本文背景与目标叠合的算法雏形。(2)对大气传输模型进行分析,并研究解决辐射传输方程的算法,然后基于大气传输模型研究本次叠合需要的红外背景辐射亮度的生成过程,包括:背景辐射亮度的计算,多线程读取计算辐射亮度所需的各种参数,红外背景辐射亮度计算的软件模型以及成果展示。(3)简要介绍尾焰目标辐射亮度的计算方法,然后对于无规律性分布的尾焰辐射亮度研究并采用了IDW插值方法,并最终展现了尾焰目标红外图像。(4)利用泊松编辑方法对背景和尾焰目标进行叠合,同时考虑到尾焰目标在叠合过程中受到大气传输的影响以及云层反照率的影响所发生的变化。当待镶嵌的目标和被镶嵌的背景的色差相差过大时,直接进行泊松叠合会产生细节丢失的缺陷,因此对于泊松编辑的这个缺陷进行了改进,提出了保纹理细节的泊松编辑方法。主要是将目标通过双边纹理滤波分为基本层和细节层,目的是为了让叠合算法能够更加适用于这些场景的叠合。然后对于改进的泊松编辑算法的质量进行了四方面的评价,通过评价的结果显示了改进的泊松编辑的优势。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN219
【部分图文】：

目标,背景,优劣性,表示图

for(j=y;j<y+width;j++)C(i,j) = (1-a)*B(i,j)+a*A(i,j) //i,j 表示图像坐标。利用图2-1(a)图2-1(b)进行 alpha 叠合，进而得到叠合图，然后可以通过叠合的结果来分析其算法的优劣性。(a) (b)图2-1 目标与背景(a)为需要镶嵌的目标；(b)为被镶嵌的背景图2-1(a)为要叠合的目标，图2-1(b)为背景，即最终结果是将图2-1(a)叠合进图2-1(b)。使用 alpha 混合之后，无论 alpha[0,1]取什么值，叠合后的结果都类似于图2-2所示的结果。图2-2 alpha 叠合图可以看到，在图2-2中，目标和背景的叠合边界有很明显的缝隙，而且即使两者分辨率一样大

红外目标与背景的物理叠合研究

alpha叠合图

流程图,图像合成,拉普拉斯金字塔,拉普拉斯

拉普拉斯金字塔图像实现如图2-3所示。经过图2-3的步骤之后，可以得到背景与目标的拉普拉斯金字塔图像LA和LB，然后对两者进行有条件性的叠合获得图像 C，如图2-4所示是算法实现流程图。图2-5是利用图2-1进行拉普拉斯金字塔合成所得的合成图像。

【参考文献】