红外场景仿真技术及应用

本书主要包含红外场景仿真的概念、理论、实现和应用几个方面的内容。本书梳理了现阶段常用的仿真软件，对红外场景仿真技术和系统做了较为深入全面的介绍，涉及红外场景仿真的基本概念、目标与背景的红外特性建模技术、传感器建模技术、动态场景生成技术、物理复现技术等内容，最后结合科研和工程实际，给出了红外场景仿真的应用实例。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 红外场景仿真技术概念及分类 1
1.2 红外场景仿真技术发展历史 4
1.2.1 目标和背景建模与仿真技术 4
1.2.2 大气传输效应建模与仿真技术 6
1.2.3 传感器效应建模与仿真技术 7
1.2.4 红外纹理与红外图像生成技术 7
1.3 常用仿真软件介绍 9
1.3.1 IRMA 9
1.3.2 SE-WORKBENCH 10
1.3.3 JRM 16
1.3.4 DIRSIG 20
1.3.5 Vega 21
1.3.6 CAMEO-SIM 24
1.4 本书组织结构 27
参考文献 27
第2章 红外场景仿真中的目标红外辐射特性模型 30
2.1 红外辐射基本理论 30
2.1.1 热传递的基本方式 32
2.1.2 温度场计算基础理论 34
2.2 典型实体目标的红外辐射特性 35
2.2.1 地面目标的红外辐射特性 36
2.2.2 水面目标的红外辐射特性 54
2.2.3 空中目标的红外辐射特性 64
2.3 无定形目标的红外辐射特性 67
2.3.1 喷焰的红外辐射特性 67
2.3.2 云层的红外辐射特性 74
2.3.3 假目标的红外辐射特性 81
2.3.4 烟幕的红外辐射特性 86
参考文献 89
第3章 红外场景仿真中的背景红外辐射特性模型 91
3.1 地面背景的红外辐射特性 91
3.1.1 地面背景红外辐射特性模型分析 91
3.1.2 典型地表红外辐射特性 94
3.1.3 地面背景仿真与分析 97
3.2 海面背景的红外辐射特性 102
3.2.1 海谱模型 102
3.2.2 海面红外辐射模型 105
3.2.3 海面背景仿真与分析 109
3.3 天空背景的红外辐射特性 113
3.3.1 单层介质大气辐射传输特性 114
3.3.2 多层介质中的辐射传输 120
3.3.3 大气自身热辐射对天空背景辐射的贡献 121
3.3.4 多次散射对天空背景辐射的贡献 123
3.3.5 天空背景仿真与分析 135
3.4 星空背景的红外辐射特性 136
3.4.1 恒星红外辐射计算 137
3.4.2 行星红外辐射计算 139
参考文献 141
第4章 红外成像传感器建模与分析 144
4.1 红外成像传感器概述 144
4.1.1 红外传感器与红外成像技术 144
4.1.2 红外成像传感器主要工作原理 147
4.1.3 红外成像系统典型组成结构 154
4.2 红外成像传感器数学建模方法 155
4.2.1 红外成像传感器建模基本思路概述 155
4.2.2 红外成像传感器理论计算模型 155
4.2.3 红外成像传感器理论计算模型比对验证 165
4.3 红外成像传感器性能参数反演方法 173
4.3.1 SiTF参数反演 174
4.3.2 MTF参数反演 175
参考文献 180
第5章 红外动态场景生成技术介绍 182
5.1 红外场景生成方法概述 183
5.1.1 红外场景生成过程 183
5.1.2 场景中对象的辐射计算方法 185
5.1.3 目标成像几何变换过程 201
5.2 红外动态场景实时生成方法 210
5.2.1 红外动态场景实时生成技术途径 212
5.2.2 计算机图形学简介 213
5.2.3 三维渲染技术的概念及方法 215
5.2.4 OpenGL简介 218
5.2.5 GPU简介 222
5.2.6 GLSL简介 225
5.2.7 CUDA简介 228
5.3 常用红外实时仿真方法介绍 232
5.3.1 基于GPU着色渲染引擎的红外实时仿真方法 232
5.3.2 基于GPU并行计算的红外场景生成方法 236
5.4 动态场景生成软件示例 243
5.4.1 建模工具Creator介绍 243
5.4.2 Vega Prime介绍 250
5.5 小结 264
参考文献 265
第6章 红外场景的物理复现技术 266
6.1 红外场景物理复现技术概述 266
6.2 红外投影仪的基本构成和原理 267
6.3 红外投影仪主要参数 270
6.4 红外电光转换技术发展现状 275
6.5 常用的红外投影技术 285
6.5.1 DMD技术 285
6.5.2 IRCRT技术 291
6.5.3 电阻阵技术 296
6.5.4 激光投影技术 300
6.5.5 多波段场景复合投影技术 302
参考文献 305
第7章 红外场景仿真技术的应用实例 308
7.1 红外场景仿真技术应用概述 308
7.2 红外场景生成软件应用实例 309
7.2.1 SE-WORKBENCH-IR软件应用实例 309
7.2.2 TOPS软件应用实例 314
7.2.3 空中目标与背景仿真软件应用实例 329
7.2.4 红外场景半实物仿真软件应用实例 330
7.3 典型注入式闭环仿真应用 350
7.3.1 注入式设备组成及功能 351
7.3.2 工作模式 352
7.3.3 工作流程 353
7.3.4 图像输出控制器 354
7.3.5 图像输出控制软件 359
7.4 典型辐射式仿真应用 359
7.5 典型训练模拟应用 364
7.5.1 模拟训练软件的框架 365
7.5.2 基于Vega的模拟训练软件 366
7.5.3 工作流程 367
7.5.4 典型工作界面 367
7.6 典型多波段光电复合仿真应用 368
7.6.1 多模场景生成软件架构 369
7.6.2 红外模式 372
7.6.3 激光半主动模式 373
7.7 红外场景仿真技术展望 374
参考文献 375