[发明专利]一种目标红外成像仿真模型的四级验证方法

说明书

本发明涉及一种目标红外成像仿真模型的四级验证方法。其特征在于：分别对应红外成像仿真过程的四个阶段，将各阶段模型的输出数据与实测数据进行对比，确定该阶段模型的准确性；采用的测量工具分别为：目标表面温度场模型验证环节采用气象测量装置和高精度多节点测温装置，零视距辐出度模型验证环节采用光谱辐射计，大气传输模型验证环节采用红外热像仪，验证方法包括：表面温度场模型的验证、零视距辐出度模型的验证、红外成像器模型的验证、大气传输模型的验证、将各特征点位经过大气传输后的辐射能量仿真数据与辐射能量实测数据进行比对，计算大气传输模型的误差。同现有技术相比，采用测量装置进行外场实验对红外成像仿真模型的整体或者某单一环节的精度进行验证，易于准确定位并确定误差来源，导致无法进行有效的模型优化。

技术领域

本发明属于红外成像仿真技术领域，涉及一种目标红外成像仿真模型的验证方法，特别涉及一种目标红外成像仿真模型的四级验证方法。

背景技术

近年来，随着相关理论方法和技术手段的迅速发展，红外辐射成像技术正在许多领域得到越来越重要的应用，如民用领域的红外监控、高温预警、火灾防控、有害物检测和医疗辅助等应用，军事领域的红外制导、红外侦察、红外夜视、红外监视、红外隐身和伪装等应用。

红外辐射成像技术通过红外热像仪或红外相机来获取目标及其周边背景的红外辐射能量，将辐射能量转换成电信号，经过一系列信号处理后输出为红外图像。基于这种红外波段的成像原理，红外辐射成像技术在夜间也能正常应用，具有抗干扰能力强、探测距离远和全天候的优点。

随着计算机仿真技术的发展，红外成像仿真技术可以用于模拟生成目标与背景在不同的红外波段、观测距离和天气条件下的各类红外图像，有效节省时间、人力物力。红外成像仿真技术首先生成目标及其周围环境的温度场，而后计算其零视距辐出度，接着考虑大气传输衰减，计算到达红外成像器的红外辐射能量，最终通过红外成像器模型模拟生成目标在周围环境下的红外图像。

这种红外成像仿真技术生成红外图像的过程，包括四个环节：目标的表面温度场仿真、零视距辐出度仿真、大气传输仿真和红外成像器仿真。上述过程涉及到表面温度场模型、零视距辐出度模型、大气传输模型和红外成像器模型四类模型，任一模型的误差都会影响红外成像仿真的精度，导致最终仿真生成的红外图像与真实的红外图像存在偏差。

近年来，相关学者针对红外成像仿真模型的精度验证问题开展了一系列的研究，取得了一定进展。2012年武汉理工大学计算机学院的胡海鹤等在《光学学报》上发表论文《零视距地物长波红外特征场景仿真研究》，对零视距辐出度模型进行了仿真，并完成了精度验证；2016年中国人民解放军海军航空工程学院的娄树理等申请了专利《一种红外成像传感器典型效应仿真的验证方法》，针对红外成像器模型的精度验证问题，提出了基于全参考图像质量评价的验证方法；2017年上海机电工程研究所的洪泽华等申请了专利《一种基于小子样的红外目标辐射特性仿真模型校核验证方法》，针对红外成像仿真模型的整体精度问题，提出了基于小子样的模型精度校核验证方法；2018年中国科学院安徽光学精密机械研究所的提汝芳等在《红外与激光工程》上发表论文《近地面水平方向大气偏振辐射传输仿真与验证》，针对大气传输模型的精度验证问题，提出了基于偏振测量装置的外场实测大气传输数据的验证方法；2019年保定天威保变电气股份有限公司的武卫革等申请了专利《一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置及方法》，针对温度场模型的精度验证问题，提出了温度场模型的验证装置和验证方法。

上述现有技术，普遍存在的缺陷在于，采用测量装置进行外场实验对红外成像仿真模型的整体或者某单一环节的精度进行验证，难以准确定位并确定误差来源，导致无法进行有效的模型优化。

发明内容

针对上述现有技术普遍存在的问题，本发明的目的在于，从目标红外成像的过程中所涉及的目标表面温度场、零视距辐出度、大气传输衰减和红外成像器成像四个阶段出发，提供一种红外成像仿真模型的四级验证方法。

现将本发明的构思及技术解决方案叙述如下：