海面背景红外图像建模与OpenGL仿真

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基于海洋背景的舰船及其尾迹红外仿真研究

ＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｇｎｔＯｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｗａｒｓｈｉｐｔａｒｇｅｔｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ。ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｒｓｈｉｐｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｅｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｓｈｉｐｗａｋｅ．Ｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙｗａｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅａｂｔｉｍｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎｔｈｅＧＰＵ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｒｅａｂｔｉｍｅｃｈａｎｇｅｏｆｔａｒｇｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｃａｕｓｅｄｂｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅ．Ｗｈａｔ ’ Ｓｍｏｒｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｗａｋｅｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｍ— ｐｒｏｖｅｄｔｈｅｆｉｄｅｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｃｅｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｆｏｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｉｍｕｌａ —

实时海面舰船红外热像仿真平台

中图分类号：Ｎ２Ｔ１文献标识码：Ａ文章编号：０７２７（０７０ — ２２０１０ — ２６２０）２００ — ５
ＲｅｌｔｍｅＩｆａｅｉｕａｏｆｍａｉｅｓｉａ－ｉｎｒｒｄＳｍｌｔｒｏｒｎｈｐ
不同红外抑制和红外对抗装置的使用效果以及经济成本进行仿真分析。海上航行实验的测量结果验证了ＲＳ仿真结果的精度。Ｉ
关键词：外仿真平台；舰船红外隐身；红外对抗；烟羽红外辐射；海天背景红
ＡｂｔａｔＲＳｉｄｖｌｐｄｆｒｔｅｓｕｙｏＲＳ（ｆａｅｉｎｔｒｕｐｅｓｎｎＲＣ（ｎａｅｓｒｃ：ＩｓｅｅｏｅｏｔｄｆＩＳＩｒｄＳｇａｕｅＳｐｒｓｉ）ａｄＩＭＩｆｄｈｎｒｏｒｒＣｏｎｅ－ａｕｅ．Ｉｉｉｔｇａｅｔｅｆｎｔｎｌｍｏｕｅｒｈｌｒｄａｏ，ｔｃｌｍｅｒｄａｏ，ｓａｕｔｒＭｅｓｒ）ｔｓｎｅｒｔｄｗｉｔｕｃｉａｄｓｆｕｌａｉｔｎｓｋｐｕａｔｎｅ — ｈｈｏｌｏｉａｉｉ
任海霞，海刚，果任徐
（．１上海电力学院，电力与自动化工程学院，海２０９；上０００
２中国船舶工业总公司，舶系统工程部，京１０３）．船北００６摘要：时海面舰船红外热像仿真平台（ｅ－ｍｅＩｆｒｄＳｕｔ，Ｉ）针对舰船红外抑制实ＲａｔｎｒｅｉｌｏＲＳ是ｌｉａｍａｒ

基于OpenGL的海洋战场视景仿真系统研究

Research and development of virtual ocean battlefield simulation system based on OpenGL
CHU Yan-jun
(School of Astronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an 710072, China)
= =
+
+1
(5) +
, , , + , , , 2
对于不同的时刻，可以得到不同的数据，因此可以生成动
+1
画。但是，由于随机数的不可控制性和不可预知性，在不同的时刻得到随机数可能不同并且有可能差距很大，这就可能会使得图像产生跳变，连续性受到了破坏，视觉效果较差。因此，为了弥补这个缺陷，我们采用了一种插值的方法，设
2009,30 (5)
1217
双线性插值，因而计算量较大，此外，计算机显卡对于四边形网格的绘制速度较慢，实时性较差。而采用三角形网格，新插值点只与其相邻的两个点有关，计算量较小，同时三角形网格也是显卡绘制速度最快的一种 ( 对应的 OpenGL 命令为 glBegin (GL_TRIANGLE_STRIP))，因此，本文采用三角形网格。
1216
2009,30 (5)
计算机工程与设计 Computer Engineering and Design 计算机工程与设计 Computer Engineering and Design
计算机仿真
基于 OpenGL 的海洋战场视景仿真系统研究
褚彦军
( 西北工业大学航天学院，陕西西安 710072)

红外仿真中的海面辐射模型_任海刚

海水折射率（通常为波长和盐度的函数［６］）和发射方
向的复杂函数：
" " ２
&$，" ＝
１０
#
&（ｎ，’）ｃｏｓ’ｅｘｐ（
０
－２
１－ (ｍ )２
－４
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#)２ｃｏｓ$
（５）
式中： ’ 为瞬时发射角，由积分变量 %ｍ，ｃｏｓ$ｍ确定； & （ｎ，’）为海水－空气界面上的方向发射率，可以由
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｕｇｈｓｅａｓｕｒｆａｃｅ；Ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｅａｓｕｒｆａｃｅｒａｄｉａｎｃｅ
０引言
海面背景的辐射特性对海面舰船红外仿真和红外探测、识别具有重要意义。一方面，舰船表面吸收和反射背景辐射，因而海面背景会对舰船表面的辐射场造成影响；另一方面，作为舰船红外热像的主要背景，
射都将造成影响。在海面温度遥感领域，不少研究者
已经对波浪海面的发射率展开了一系列的研究工作。
其中，Ｍａｓｕｄａ［４］的波浪海面发射率模型在遥感领域得
到了一致的认同，并在实际测量中得到了验证［５］。
Ｍａｓｕｄａ的理论模型将海面发射率描述为海面风速、
海面背景与舰船目标的红外对比度９０年代末开始，在参考国外研究成果的基础上，国内的一些研究者开展了对海面舰船红外仿真的研究工作［１，２］。在这些工作中，研究者将重点集中于舰船本身的换热和辐射特性，对海面则通常做简

海面船目标红外图像的计算机模拟

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基于海天背景的红外图像生成方法

ｍｅｈｄｂｓｄｏｈｇｏｔｒｓｐｏｏｅｎｏｄｒｔｅｈｅｉｆａｅｍａｅｅｇｎｒｔｄｂｔｏａｅｎｔｅＶｅａｓｆｗａｅｉｒｐｓｄｉｒｅｏｌｔｔｎｒｒｄｉｇｓｂｅｅａｅｙａｃｍｐｔｒｎｔｅｍｅｈｄ，ｒｔｔｅＣｒａｏｏｗａｅｉｓｄｔｓａｌｈａｔｒｅｄｍｅｓｏａｅｍｅｒｃｏｕｅ．Ｉｈｔｏｆｓ，ｈｅｔｒｓｆｉｔｒｓｕｅｏｅｔｂｉｈｅ — ｉｎｉｎｌｇｏｔｉｓ
・使用边界体・使模型对象实例化・运用布告板技术・使用ＦＴ格式文件 ห้องสมุดไป่ตู้Ｓ
２开发软件
２．ｕｌｉｎｒａｏｒ１ＭｔｇｅＣｅｔ
３２红外辐射的建模方法．通过Ｖｇｅａ软件的基本模块、Ｓｎｏ专用模ｅｓｒ块以及软件自带的ＴＭＭ工具和ＭＡＴ工具对目
３红外图像生成方法
３１目标的几何建模．
根据实际应用情况，海天背景下的目标主要为导弹、飞机和舰船。为了在场景中显示目标
ｍｏｅ；ｔｅ，ｔｅＴＭＭｎＡＴｏｌｎｎｏＶｉｉｎａｄＳｎｏＷｏｋｏｕｅｎｔｅＶｅａａｅｄｌｈｎｈａｄＭｔｏｓａｄＳｅｓｒｓｏｎｅｓｒｒｓｍｄｌｓｉｈｇｒ
将这些图像与探测器实拍的海天背景红外图像进行合成，从而实现目标与背景红外图像的快速生成，提高了场景的可靠性。该方法对采用红外成像技术的武器的测试和评

基于OpenGL的海战场视景仿真系统

摘
要
设计了基于ＯｐｎｅＧＬ的三维海战场视景仿真系统，解决了地形环境和实体行为建模等技术，系统在满足实该
时性的同时提供了逼真的视觉效果，增加了海战场环境视景仿真的沉浸感。关键词视景仿真；三维海战场；维实体建模三
中图分类号Ｔ３１９Ｐ９．
１引言
海战场系统仿真中，三维场景生成与实时显示
是十分重要的部分。海战场空间跨度大，景丰场
目标的批号以标牌文字的方式实现；现了ＴＰＩ实Ｃ／Ｐ
网络通信据并实时显示。系统的总体方案如图１所示。
总第２３期４
计算机与数字工程
Ｃｏｕｅｍｐｔｒ＆ＤｉｉｌＥｇｎｅｉｇｇｔｎｉｅｒａｎ
Ｖｏ＿８Ｎｏ１ｌ３．
８７
２１００年第１期
基于ＯｐｎＬ的海战场视景仿真系统ｅＧ
徐亮
武汉４０７）３０４（汉数字工程研究所武
海战场环境、特效的实时显示。
文接形冒、示备件 ¨ｌ毳件Ｉ、ｌ形Ｉｌ硬Ｉ没图显
背
Ｅ
三
视方位与
观
视
吉
日
地形
三
维目
标
及
变换
及地
效
果
维显
刀
标牌
显
刁
察方向
显
不
ｏｐｅＧ［文ｎＬ￣件Ｉ接ｌ

海洋背景红外视景仿真研究

ＷＡＮＧＹａｎ，ＸＩＥＸｉａｏｆａｎｇ，ＹＡＮＧＪｉａｎ，ＦＡＮＰｅｎｇｆｅｉ
（ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＹａｎｔａｉ２６４００１，Ｃｈｉｎａ）
ＤＯＩ：１０．１５８９２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｄｊｚｄｘｂ．２０１５．０５．０４６
海洋背景红外视景仿真研究
王彦，谢晓方，杨健，樊鹏飞
（海军航空工程学院，山东烟台辐射方向。为构建大面积海洋场景，提出了基于探测器坐标检测的海洋模块的调度策略。实验证明，场景能够逼真实现中波段海面光斑和鱼鳞波效果，并且帧速能够满足实时肚仿真要求。
关键词：红外纹理；着色器；反射率；红外海洋模块；法线图
中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ４０７文献标志码：Ａ
ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＩＲＳｅａＢａｃｋｇｒｏｕｎｄＳｃｅｎｅ
ｓｕｒｆａｃｅｒｅａｌ — ｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｔｅｘｔｕｒｅｏｆｓｅａｗａｖｅｓｗａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｎｏｒｍａｌｍａｐｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｎｄｅｉｎｒｇｓｅａｓｕｆｒａｃｅｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｓｈａｄｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＧＰＵ．Ｉｎｓｈａｄｅｒｓ，ｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒ，ｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｐｉｘｅｌｎｏｒｍａ１．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｓｔｌｕｃｔｓｅａｓｃｅｎｅｗｉｔｈｌａｒｇｅａｒｅａ，ｖｉｅｗｄｅｔｅｃｔｏｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｓｅａｓｃｅｎｅｃｒｅａｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆａｃｕｌａａｎｄｉｓｆｈｓｃａｌｅｗａｖｅｏｎｍｉｄｂａｎｄｓｅａｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｆｒａｍｅｒａｔｅｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｒｅａｌ — ｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．

海天复杂背景下红外目标的检测跟踪算法

海天复杂背景下红外目标的检测跟踪算法随着二十一世纪影像技术的飞速发展，以红外信号检测和跟踪目标已经成为一项重要的任务。

在海天复杂背景下，红外图像中几乎所有对象都存在无色混乱的背景或噪声。

这就导致人类很难通过肉眼观测来有效地检测和跟踪目标，因此，必须借助计算机辅助以及一些有效的检测算法来实现这一任务。

针对海天复杂背景下红外目标的检测跟踪，主要有以下几种算法可供选择：基于特征的目标检测和跟踪算法、基于目标表示的检测和跟踪算法、基于概率的目标检测和跟踪算法和基于生成模型的目标检测和跟踪算法。

其中，基于特征的目标检测和跟踪算法，是指在红外图像处理过程中，从红外图像提取出与目标有关的特征，用于检测和跟踪目标的算法。

这类算法有两种，一种是基于局部特征的算法，如Harris角点算法和小波变换检测算法。

它们使用像素特征，如角点、边缘、块等，以识别和跟踪红外图像中的目标。

另一种是基于全局特征的算法，如模糊C均值（FCM）聚类算法和边界点检测算法等。

基于目标表示的检测和跟踪算法，是指在检测和跟踪红外图像中的目标时，通过把红外图像分割成不相交的目标块，以便识别和跟踪目标的一种算法。

例如，根据红外图像的像素值大小不同，采用均值偏移量（MOS）算法来识别红外图像中的目标，可以有效地检测出海天复杂背景下的红外图像中的目标。

基于概率的目标检测和跟踪算法，是指在红外图像中的检测和跟踪中，利用概率理论和方法来确定目标位置的算法。

例如，可以使用概率全局跟踪算法（PGT）通过构建概率模型，对海天复杂背景下的红外图像中的目标进行检测和跟踪。

最后，基于生成模型的目标检测和跟踪算法，是指通过利用目标结构的差异，建立和优化模型，提取特征，定位和跟踪目标，从而检测红外图像中的目标的一种算法。

例如，可以采用基于马尔可夫模型的背景建模算法，对海天复杂背景下的红外图像中的目标进行检测和跟踪。

总而言之，基于特征的目标检测和跟踪算法、基于目标表示的检测和跟踪算法、基于概率的目标检测和跟踪算法以及基于生成模型的目标检测和跟踪算法，都可以用于海天复杂背景下的红外目标的检测和跟踪。

海天背景红外成像仿真系统

识别算法研究具有重要实际意义。关键词：红外图像仿真；海天背景辐射；粗糙面；光散射中图分类号：Ｔ１Ｎ２６文献标识码：Ａ文章编号：１０ —８１２０）５０８—３０１９（０７０—２８０８
ＩｆａｅｍａｅｉｕａｉｎＳｓｅｏｅ－ｋｃｇｏｎｎｒｒｄＩｇｓＳｍｌｔｏｙｔｍｆａｓｙＢａｋｒｕｄＳ
ＬＩａｇｃｏ，ＵｎｓｎＹＡＮＧｉｋｅｎ — ｂａＷＬｉＺｅ — ｅ，Ｒｕ —
（ｃｅｃｈｏＸｄａｎｖｒｉ，ｉｎＳａｎｉ１０１Ｃｉ）ＳｉｅｃｏｌｆｉｉｎＵｉｓｙＸ ’ ｈａｘ０７，ｈｎｎｓｏｅｔａ７ａ
Ｍｏｄｒｎ．２ｓａｓｒａｅｇｏｅｒｃｍｏｌｉｅｅａｅａｅｏＯＮＳＷＡＰｅｐｃｒｍ．ＢａｅｅｔｔａＤｅｕｃｅｍｔｄｅｓｇｎｒｔｄｂｓｄｎＪｆｉｓａｓｅｔｕｓｄｏｎｈａｒｄａｉｎｈｅｒａｄｐｃｓａｔｒｎｇｈｏｉｓｎｏｇｓｆａｅｎｒｅｒｄａｉｎｎｓａｔｒｏｒａｉｔｏｔｏｙｎｏｔａｃｔｅｉｌｉｔｅｒｅｏｒｕｈｕｒｃ，ｉｆａｄａｉｔｏａｄｃｔｅｆｒｂｃｇｏｄｒｄｉｔｏｎｆｏｓａａｄｔｇｔａｅｃｌｕａｅａｋｒｕｎａａｉｍｅａｅａｃｌｔｄ，ｒｓｅｔｖｌ．ｎｒｅｉｕａｉｎｉｇｒｓｄｒｎｒｒｅｐｃｅｙＩｆａｄｓｍｌｔｏｍａｅｆｋｙａｉｒｏｎｓａｂｃｒｎＣｂｔｉｅｅｔａｌ．Ｉｓｉｎｆｃｎｒｔｅｔｄｉｅｓａｓｙｂａｋｇｏｎｅａｋｇｏｕｄａｎｅｏｂａｎｄｅｖｎｕｌｙｔｉｓｇｉａｔｆｈｓｕｅｓｏｆｔｅ — ｋｃｒｕｄｉｏｈＩｆａｅａｉｔｏｈａｔｒａｄｔｅａｇｒｔｍｆｔｇｔｄｅｔｆｃｔｏｎｒｄｒｄａｎｃａｃｅｌｏｈｒｉｒｎｈｉｏｅｎｉｉａｎ．ｒａｉｉ

海面复杂红外场景仿真系统

第４４卷第２期
２０１４年２月
激光与红外
ＬＡＳＥＲ＆，Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１４
文章编号：１００１ — ５０７８（２０１４）０２－０１６７－０５
个物体的红外特性、海面背景红外特性以及大气红外特性三个方面进行讨论。最后，给出整个仿真系统的运行流程。实验表明，该仿真系统能够有效的实现海面复杂场景的仿真，可以用于
与红外成像反舰导弹相关的仿真研究中。关键词：海面红外场景；计算机仿真；空间参数；红外特性
・
红外技术及应用・
海面复杂红外场景仿真系统
邵楠，张科，吕梅柏
（西北工业大学航天学院，陕西西安７１００７２）
摘要：针对红外成像反舰导弹导引头视景的仿真问题，建立了海面复杂红外场景计算机仿真生成系统。对于视景的空间参数，首先给出仿真在用于描述空间关系的坐标系的定义以及它们之间的关系，然后分别分析了物体和背景的空间参数解算策略；对于场景的红外特性，从各
ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｃａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｉｍｕ — ｌａｔｅｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｆｒｎａｒｅｄｓｃｅｎｅｏｎｔｈｅｓｅａｓｕｆａｒｃｅ，ａｎｄｉｔｉｓｐｒｏｐｅｒｏｒｆｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｌａｔｅｄｔｏＩＲｉｍａｇｉｎｇｕｉｇｄｅｄａｎｔｉ — ｓｈｉｐｍｉｓｓｉｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅａｓｕｒｆａｃｅＩＲｓｃｅｎｅ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｐａｔｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＩＲｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

基于OpenGL的海浪视景仿真技术研究的开题报告

基于OpenGL的海浪视景仿真技术研究的开题报告一、研究背景和意义SeaWave模拟（海浪模拟）是种已经广泛应用到虚拟环境中的技术。

海浪模拟是指对正常剪切流（南瓜形波）进行有限元数值分析的过程，得到一个复杂的波面场景。

这个技术在游戏、动画、电影制作、虚拟现实、船舶交互设计等领域中有广泛的应用。

随着现代游戏和虚拟现实技术的发展，要求越来越高的真实感和逼真度，因此对于海浪的模拟和渲染也越来越成为了人们关注的焦点。

二、研究现状目前针对海浪视景仿真技术，已经有很多成熟的技术与方案。

其中，基于OpenGL的海浪模拟技术是比较常用、经典的方法之一。

其中3种常用的基于OpenGL的海浪视景仿真技术如下：1. 顶点波形法（Vertex Waves）：此技术基于将海浪的波形作为渲染表面的查询平面，使用可调节的正弦函数来表示波浪从头部到尾部的高度。

这个波形根据水的一个运动模型来模拟，并且可以在渲染器中进行修改。

2. 片元波形法（Fragment Waves）：这种技术使用了片元着色器，通过计算和近似多点水表面的折射和反射来模拟波浪效果。

这个方法较为常用，并且需要进行更精确的计算。

3. 高度场法（Height Field）：这个技术使用一张灰度图来表示水的高度场，高度值采用 0.0 ~ 1.0 的浮点数表示。

制作高度图可以使用自然的参考，比如实测的海域数据或者从现有的真实数据集中获取。

三、研究内容和研究方案本研究拟采用基于OpenGL的海浪视景仿真技术，在此基础之上，将着眼于以下两点研究内容：1. 基于流场的波浪模拟高质量的波浪效果不仅需要逼真的转移过程，还需要视频中的各个局部波浪效果。

将波浪模拟与流场模拟一起使用，可以更有效地实现这一目标；2. 基于真实输入的波浪模拟为了应对特定的应用场景，在某些情况下，需要对海浪数据进行计算。

对于这种情况，本研究提供了一种工具，使得用户可以自己输入数据来模拟海浪效果。

四、拟解决的问题和预期成果本研究旨在研究基于OpenGL的海浪视景仿真技术，探究其在海浪模拟和渲染方面的各种问题，致力于解决以下几个核心问题：1. 如何提升渲染效果本研究将结合光照、水动力等因素，研究如何提升波浪的真实感和逼真度，从而提高海浪视景仿真的渲染效果。

基于海洋背景红外图像的仿真系统研究

阐述了信号注入仿真的特点，最后讨论了用ＯｅＧｐｎＬ生成三维场景的技巧和方法。文献［］绍了一款５介
具有自主知识产权的舰船红外仿真系统一实时海面舰船红外热像仿真平台（ｅｌｉｅＩｆｒｄＳｍｌＲａ—ｔｎｒｅｉｕａｍａ — ｔ，Ｉ）ｏＲＳ。该系统集成了船体辐射场、气烟雨辐ｒ排射场、海天背景辐射、大气传输计算和红外
在经过处理以后海天线会呈现出比较明显的一
对灰度图像进行形态学平滑运算，所谓的形态学平滑运算是指对图像先进行形态学开运算，后然再对图像进行闭运算，终得到的结果是除去或减最
少了人为的亮和暗的因素或噪声，而得到较为平从
ｌｓ，ｉａｄｄｔｅｖｇｅｔｇｅｅｔｏｔｅｓｎｅｉｍａｅｔａａｅｎｓｏｈｄａｔｔｄｅｉｎｔｎｆｃｙｔｔｉｇｔｈｄｂｅｍｏｔｅ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔｉｈｉｔｈｈｃｈｈｅｕｔｓｏｓｓｈ
１海洋背景红外仿真系统的方法
仿真的实现依赖于现场采集的海洋背景红外图
模板，Ｐ（，大于０５时再将所有的训练样本当ｉ『＿）．ｇｘＹ在（√ 处的灰度取平均，（，小于或等（，））当Ｐ＿『）于０５．时将该点的灰度值设置为零，由此得到新图
（．上海海事大学信息工程学院，上海２０３；．临沂师范大学，１０１５２临沂２６０）７００

海天背景下的红外序列图像仿真

海天背景下的红外序列图像仿真
林智慧;焦淑红;陈涛
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2009(036)003
【摘要】对于红外成像制导仿真而青,无论是半实物仿真还是数学仿真,关键在于红外序列图像的生成.该文介绍通过OpenGL模拟海天背景下舰船目标的红外序列图像.首先对舰船目标进行三维建模,分析目标背景的温度场和红外辐射特性,同时通过Lowtran7软件来计算大气传输中的辐射衰减,对得到的辐射量进行量化,最后利用舣缓存技术实现红外图像的动态生成.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】林智慧;焦淑红;陈涛
【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.海天背景下红外小目标检测的背景抑制及海天线检测方法 [J], 杨俊彦;逄浩君;曹耀心;宋敏敏
2.海天背景下三维目标红外成像仿真方法研究 [J], 曾一凡;刘建平;王元斌;王鹏;田
金文
3.天空背景红外图像仿真 [J], 花文波;杨东升
4.海天背景下的红外小目标检测与跟踪 [J], 廖延娜;胡雪敏;吴成茂;
5.海天背景下的红外小目标检测与跟踪 [J], 廖延娜;胡雪敏;吴成茂
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

全球海洋表面红外图像的计算机模拟

全球海洋表面红外图像的计算机模拟
张伟清;宣益民;韩玉阁
【期刊名称】《红外技术》
【年(卷),期】2006(28)3
【摘要】首先利用计算传热学计算得到海洋表面温度,然后根据红外辐射成像理论,建立全球海洋表面红外辐射亮度模型,利用海洋表面红外辐射亮度模型的计算结果,采用OpenGL实现了全球海洋表面红外图像的三维实时显示.结果表明,模拟得到的红外图像较真实的反映了全球海洋表面的红外辐射特性,效果逼真,不仅可以用于海洋背景下的目标识别与跟踪,而且还可以用于各种海上红外制导武器的研制,具有重要实际应用价值.
【总页数】4页(P170-173)
【作者】张伟清;宣益民;韩玉阁
【作者单位】南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
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双根;Jose M.Sanchez Reales
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海洋表面红外成像模拟

海洋表面红外成像模拟
韩玉阁;宣益民;王树芳
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2004(16)8
【摘要】主要工作是对利用海浪谱模型,生成了海洋表面几何构形。

考虑海洋表面自身的红外辐射以及海洋表面对太阳辐射和周围环境辐射中红外辐射的反射辐射,建立了海洋表面的红外光照模型。

利用海洋表面的几何构形和红外光照模型的计算结果,生成了海洋表面的红外模拟图像。

所模拟的图像符合实际情况,效果逼真,可以用于海洋背景下的红外目标的识别和仿真应用。

【总页数】3页(P1742-1743)
【关键词】海洋表面;红外光照模型;红外成像;海浪谱模型
【作者】韩玉阁;宣益民;王树芳
【作者单位】南京理工大学动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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( 7)
式中, ∃ p 为涌浪波峰方向。 kp 可根据涌浪波峰频率
p 求出:
2
kp =
p
g
。
( 8)
由
PSD
1 /2 sw e
ll的傅里叶逆变换可导出波形高度谱:
Z ( r ) = 8## %k # A # e - 4#2%2k r2 # cos( kp r ) ( 9)
P
SD
1/2 sw e l
1 海面几何建模
在红外图像建模时, 首先应建立海面背景的几何模型, 海面几何建模是红外辐射建模的基础。根据海
20
电光与控制
第 16卷
洋物理学分类, 海浪主要包括风浪、涌浪和近岸浪。本文研究深海背景红外图像, 因此主要考虑风浪和涌浪模型。另外为了增强真实感, 增加三角浪建模 [ 1] 。
第 16卷第 11期 2009年 11月
电光与控制 E lec tron ics O ptics& Contro l
V o .l 16 N o. 11 N ov. 2009
海面背景红外图像建模与 O penG L 仿真
蒋万秋, 赵云峰, 袁水平
(中国人民解放军 91245部队, 辽宁葫芦岛 125005)
1. 1 风浪模型海浪运动是一种复杂的随机过程, 因此采用特征
谱以随机过程来描述海浪是海洋学中有效的海浪研究
方法之一。对于深水波, 根据线性波浪理论, 可以通过无限个随机的余弦波叠加的线性波 !( 或称为重力波 ! )构造海浪波面。除了暴风雨天气外, 它们可以很真实地表示典型的海面形状。
JIANG W anqiu, ZHAO Yunfeng, YUAN Shuiping
( N o. 91245 U nit o f PLA, Hu ludao 125005, Ch ina)
A bstract: B ased on the research results o f oceanog raphy and infrared radiance theory, a sim ulation m odel o f IR im age w ith backg round o f sea surface w as proposed. In the geom etrica l m odeling of the sea surface, the choppy w aves w ere inc luded to improve the quality o f the simu lated im age besides the consideration o f the w ind w aves and sw ell w aves. In the m odeling o f IR rad iance, the radiance equat ions w ere sim plif ied w ith little deteriorat ion of the im age quality. OpenGL w as used for sim ulat ion of the sea surface infrared im age. The infrared rad iation feature cou ld be fixed w ith only a few input param eters. The resu lt verified the va lid ity o f the proposed m ode.l K ey words: sea surface m ode ling; infrared im age; com puter im age generat ion; OpenGL
解析模型:
PSD wind
(k)
=
0.
#00k45. 506e -
2g 2
kv
( 4)
式中: k为波数; v 为风速。
一维标量波形高度频谱乘以方向函数 cos2 ∃ 变为
二维频谱, 其中角度 ∃ 表示风向。所以有:
Z ( k, t) = PSD w ind ( k ) cos2 ∃ e i( ( k ) t+ ∀ k ) ( 5) 对幅值 Z ( k, t)进行快速傅里叶逆变换 (只考虑实
射值; LA 为传感器到海面的大气路径辐射值。根据 K irchhoff模型, 在水天分界处有:
+ &+ = 1
( 12)
因为热辐射不能在水中传导, 所以设为 0。发射
率 &和反射率依赖于辐射入射 (反射 )方向与水面法
线间夹角。发射率 &可根据 Fresnel公式得出。在红
外波段, 根据 W ilson方程可近似为
和 2#/Ly 的倍数; 相位 ∀ k 确定风成浪的随机特性, 由
均值为 0、方差为 1的高斯随机数生成器产生; Z ( k )是
相对波数 k的波幅值, 其随机特性由海面结构决定, 并
可通过有效波形高度功率谱密度 ( PSD )给出。本文采
用 P ierson N eumann 波形高度谱密度, 它是一个半经验
P SD sw ell =
A2 2#%2k
e-
( kx
- kxp ) 2 + ( ky 2%2k
- kyp ) 2
( 6)
式中: A 是涌浪高度幅值; %k 是涌浪波峰均方差; kp =
( kxp, kyp )是傅里叶空间波峰的波数矢量, 且
kxp = kp cos∃ p, kyp = kp sin∃ p
计算机红外图像模拟可以采用 V ega等大型红外软件包。但该方法不仅需要大量经费, 而且需要运行在专用图形工作站上, 可移植性差, 难以满足红外
收稿日期: 2008 - 02- 25
修回日期: 2008- 11- 26
作者简介: 蒋万秋 ( 1963 ), 男, 山东青岛人, 工程师, 主要研究方向
仿真的真实感, 引入三角浪。三角浪是一种非线性波 !, 利用流体动力学的
N avier Stokes方程 [ 2] 可进行精确建模。非粘滞、无漩
涡流体的动量和质量守恒方程需要考虑波浪的海拔高
度和水面潜流速度。 Cream er等提出采用规范化 2D L ie变换求出简化的流体动力学模型, 该变换仅考虑波
决定位移量大小, 可以事先设定。引入三角浪后, 因为波峰更为突出, 同时波谷底更为平缓, 所以水面看起来更为真实。
2 红外波段海面辐射模型
海平面可近似为一个非黑体表面, 它的红外辐射是由海面本身的红外辐射和对环境辐射的反射两部分组成。红外传感器获得的辐射量包括: 海面自发红外辐射量; 对太阳 (或月亮 )、天空和云层红外辐射的反射量; 从传感器到海面路径大气红外辐射量。另外, 还应考虑大气对红外辐射的衰减效应 [ 2- 3] 。
&( ) = 0. 98# [ 1- ( 1- cos ) 5 ]
风和水流形成海浪, 可看作满足波扩散关系的平面波叠加。扩散性取决于海面上波传播运动并可表示
为
2 ( k ) = gk+ k3
( 1)
w
式中: 为频率; k 为波数; g 为重力加速度; w 为海水密度; 为海面张量。
表面张力波具有短波长 ( 5 mm < !< 5 cm ), 并由
出的仿真模型是正确可行的。
关键词: 海面建模; 红外图像; 计算机图像生成; O penGL
中图分类号: V 247. 1; TP391
文献标志码: A
文章编号: 1671- 637X ( 2009) 11- 0019- 03
M odeling and OpenGL Simulation of Sea Surface Infrared Im ages
粘滞度和表面张力决定的, 可由式 ( 1)精确表示。对
更长波长 (小波数 )的重力波, 式 ( 1)可近似为
2 ( k ) = gk
( 2)
下面仅考虑由风形成的重力波, 因为它是影响海
面粗糙度的首要因素。通过概率统计模型可推导出波
浪高度幅值, 波合成采用快速傅里叶变换 ( FFT )实现。采用波面网格化进行海面模拟, 将一个规则的网
浪高度谱, 并推导出局部水平面 2D 网格节点的位移。 2D 位移向量由高度谱导出:
D ( r, t) =
- i# k Z ( k, t) # ei(kr+ ∀ k) ( 10)
k
k
网格节点坐标 ( x, y )变换成 ( x + sD (x, t ), y + sD
( y, t) ), 位移后网格节点的高度保持不变。比例系数 s
第 11期
蒋万秋等: 海面背景红外图像建模与 OpenGL 仿真
21
当天空无云, 并且不考虑太阳光照射效果时, 则整个辐射量为
L t = # &# L bb (T s ea ) + # # L sky + LA ( 11) 式中: 为海面到传感器间红外辐射透过率; &为海面
红外辐射的发射率; Lbb为黑体辐射量; T sea为海水温度; 为海面红外辐射的反射率; L 为 sky 天空在海平面上辐
摘要: 应用海洋学和红外辐射理论的研究成果建立海面背景红外图像的仿真模型。在海面几何建模中, 实现了对
风浪和涌浪的模拟, 同时增加了三角浪模型以增强真实感; 红外辐射建模中, 在保证图像质量要求下对辐射方程进行