基于Creator和Vega的紅外/SAR成像仿真

劉法龍+劉俊+趙宗貴+谷雨

摘 要： 在此使用Creator軟件建立了帶紋理的目標(biāo)三維模型，以及利用Vega的TMM和MAT工具分別對(duì)目標(biāo)紋理和大氣環(huán)境進(jìn)行了建模。基于Vega及其擴(kuò)展模塊遠(yuǎn)紅外傳感器仿真模塊對(duì)紅外圖像進(jìn)行了仿真；基于Vega及其擴(kuò)展模塊雷達(dá)仿真模塊對(duì)SAR成像進(jìn)行了仿真。針對(duì)同一場(chǎng)景、同一目標(biāo)的紅外/SAR圖像融合過(guò)程中存在的圖像獲取問(wèn)題，提出一種對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)的半真實(shí)半仿真圖像獲取方法；使用傳感器視效模擬模塊進(jìn)行同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像仿真。使用Cretor和Vega軟件生成紅外/SAR圖像具有周期短、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，可以很好地解決紅外/SAR圖像獲取難的問(wèn)題，在軍事與民用領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 紅外圖像； SAR圖像； 計(jì)算機(jī)仿真； Vega；Creator

中圖分類號(hào)： TN919?34； TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）04?0104?04

IR/SAR iimaging simulation based on Creator and Vega

LIU Fa?long1， LIU Jun1，2， ZHAO Zong?gui2， GU Yu1

（1. College of Automation， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou 310018， China；

2. The 28 institute， China Electronics Technology Group Corporation，Nanjing 210000， China）

Abstract： A three?dimensional target model with texture was built with Creator software. The models of the target texture and atmospheric environment were established by means of TMM and MAT tools in Vega. The infrared image is simulated on the basis of Vega and its expansion module （far?infrared sensor simulation module）. The SAR imaging is simulated on the basis of Vega and its expansion module （radar simulation module）. In order to solve the problem existing in the same scene and same target infrared image/SAR image fusion， a acquisition method of the half?real half?simulication image of same target is proposed. The sensor simulication visual module is used to simulate the SAR image and IR image in the same time， scene and atmospheric condition. Using Creator and Vega softwares to generate infrared/SAR images has the characteristics of short cycle and high real?time features， which can solve the problem of IR/SAR image acquisition. It has been widely used in military and civil fields.

Keywords： infrared image； SAR image； computer simulation； Vega； Creator

0 引 言

目前，紅外與SAR圖像在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中都發(fā)揮著十分重要的作用，在軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在多源信息融合的研究過(guò)程中，需要采集源自多個(gè)傳感器的同一場(chǎng)景、時(shí)刻和目標(biāo)數(shù)據(jù)（如紅外圖像和SAR圖像），以便進(jìn)行圖像融合，并對(duì)已提出的各種算法進(jìn)行校驗(yàn)[1]。采用仿真手段來(lái)獲取同一場(chǎng)景、時(shí)刻和目標(biāo)的具有較強(qiáng)真實(shí)性的各種復(fù)雜環(huán)境成像條件下的SAR圖像和紅外圖像，以便于縮減測(cè)試成本和試驗(yàn)時(shí)間。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可分為視景建模和視景驅(qū)動(dòng)。視景建模主要包括：模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、場(chǎng)景構(gòu)造與生成、紋理設(shè)計(jì)制作、特效設(shè)計(jì)等，要求構(gòu)造出逼真的三維模型和制作逼真的紋理和特效；視景驅(qū)動(dòng)主要包括：場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)、模型調(diào)度處理、分布交互、實(shí)時(shí)大場(chǎng)景處理等。

1 軟件介紹

Multigen?Paradigm公司的Creator軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大、交互式的專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件。它提供了強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模以及大面積地形精確生成等功能，包含了一系列API庫(kù)函數(shù)[2]，用戶可以讀、寫和建立flt格式文件，能夠高效地生成實(shí)時(shí)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，大大降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期。Vega作為Multigen?Paradigm公司的旗艦產(chǎn)品之一，也逐漸成為可視化仿真領(lǐng)域的世界領(lǐng)先級(jí)應(yīng)用軟件環(huán)境。Vega是一套完整地用于開發(fā)交互式、可視化仿真應(yīng)用的軟件平臺(tái)和工具集，它最基本的功能是驅(qū)動(dòng)、控制、管理虛擬場(chǎng)景并能夠方便地實(shí)現(xiàn)大量特殊視覺(jué)和聲音效果。Vega提供了友好的圖形界面、完整的C語(yǔ)言應(yīng)用程序接口、豐富的相關(guān)實(shí)用庫(kù)函數(shù)和一批可選的功能模塊，能夠滿足多種特殊的仿真要求。使用Vega可以大幅度減少源代碼的編程，使軟件的維護(hù)和實(shí)時(shí)性能的進(jìn)一步優(yōu)化變得更加容易，從而大大提高了工作效率。

2 Creator目標(biāo)建模

可視化仿真實(shí)時(shí)性和交互性的本質(zhì)特征和實(shí)時(shí)渲染的底層實(shí)現(xiàn)過(guò)程，決定了用于可視化仿真系統(tǒng)的三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)需要有不同于傳統(tǒng)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)的一些特點(diǎn)[3]， 主要要求有：

（1） 模型多邊形數(shù)量要盡可能少；

（2） 模型數(shù)據(jù)的構(gòu)造盡可能簡(jiǎn)單；

（3） 模型數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)要便于進(jìn)行遍歷操作；

（4） 模型數(shù)據(jù)庫(kù)要能夠被應(yīng)用程序快速讀取并可以包含各種約束信息[4]。

本文所要生成紅外/SAR圖像具有相同的目標(biāo)與背景，均是在小鎮(zhèn)模型中加入了飛機(jī)、坦克、艦船三個(gè)目標(biāo)，下面以F?35戰(zhàn)機(jī)模型為例介紹目標(biāo)模型的建立過(guò)程，如圖1所示。

圖1 飛機(jī)建模圖

（1） 首先根據(jù)戰(zhàn)機(jī)外形尺寸的詳細(xì)資料構(gòu)建幾何模型，層次建模如圖1（a）所示；

（2） 通過(guò)戰(zhàn)機(jī)的圖片資料制作紋理，根據(jù)顏色通道數(shù)量和壓縮格式的不同，紋理圖像可以存為各種格式，Creator支持的主要格式包括INT，INTA，RGB，RGBA，TGA，JPEG，GIF，BMP等格式。然后通過(guò)紋理調(diào)板將獲得的紋理圖像映射到幾何模型中，得到目標(biāo)的三維模型如圖1（b）所示。

3 紅外/SAR圖像仿真

紅外/SAR圖像視景仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，首先在Vega提供的用戶界面Lynx中將Creator創(chuàng)建的飛機(jī)、坦克、艦船模型

加入到小鎮(zhèn)場(chǎng)景中，初始化窗口、通道、觀察者、環(huán)境及環(huán)境效果等基本參數(shù)，其中Vega的TMM（紋理材料圖生成器）和MAT（大氣工具）的參數(shù)設(shè)置是紅外/SAR圖像仿真成功的關(guān)鍵，然后通過(guò)Radar Works與Sensor Vision分別讀取.tmm與.mat文件，結(jié)合/SAR紅外傳感器的參數(shù)設(shè)置情況得到同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像。

圖2 仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 紅外圖像仿真

在遠(yuǎn)紅外傳感器仿真模塊（Vega Sensor Vision）加入目標(biāo)模型、大氣和紅外材質(zhì)模型后，Vega軟件會(huì)根據(jù)大氣質(zhì)量、光譜、環(huán)境輻射、轉(zhuǎn)化因子、溫度等參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算得到場(chǎng)景的紅外圖像。通過(guò)傳感器視效模擬模塊提供的可視化參數(shù)設(shè)置界面，可以進(jìn)行探測(cè)器仿真，加入光學(xué)透過(guò)率、孔徑、聚焦誤差、F數(shù)、探測(cè)器分辨力、探測(cè)器元數(shù)、系統(tǒng)靈敏閾、線路噪聲等參數(shù)，產(chǎn)生各種有實(shí)用價(jià)值的傳感器特殊視覺(jué)效果，得到更加逼真的仿真紅外圖像[5]。

為滿足不同遠(yuǎn)紅外探測(cè)精度的要求，Vega遠(yuǎn)紅外傳感器仿真模塊支持兩種不同的溫度探測(cè)模式。

（1） 假設(shè)單個(gè)模型幾何體都是同一個(gè)溫度，這種模式的優(yōu)點(diǎn)是成像速度快，但效果不如第二種方式逼真。

（2） 對(duì)模型對(duì)象幾何體的每個(gè)頂點(diǎn)都進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度探測(cè)，使用這種模式可以獲得非常逼真的遠(yuǎn)紅外傳感器仿真效果，實(shí)際運(yùn)行時(shí)計(jì)算強(qiáng)度會(huì)成倍增加[6]。

如圖3（a）所示為模型坦克生成的紅外圖像，通過(guò)Lynx中的Object Property Editor工具設(shè)置坦克不同部位的溫度，從圖中可以看出由于設(shè)定坦克履帶與炮管的溫度高于坦克車體溫度，因此履帶與炮管相對(duì)車體要更亮一點(diǎn)，與實(shí)際情況相符。

在飛行目標(biāo)的三維紅外仿真中，目標(biāo)噴射的尾焰是重要的紅外輻射源，研究尾焰紅外特性并對(duì)其仿真可以極大地提高仿真場(chǎng)景的真實(shí)度[7]。使用Vega特殊效果模擬擴(kuò)展模塊，可以方便地在視景仿真應(yīng)用中模擬出各種很難用多邊形建模方式表現(xiàn)出來(lái)的特殊視覺(jué)效果，包括火焰燃燒效果、煙霧效果及各種爆炸效果。主要采用Vega特效模塊的自定義粒子系統(tǒng)來(lái)完成尾焰的生成，Vega特效模塊提供可擴(kuò)展的粒子系統(tǒng)設(shè)置面板，通過(guò)在LynX圖形界面中定義的粒子系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)地更改屬性設(shè)置，從而能夠交互地創(chuàng)造出自定義的特殊效果[8]。如圖3（b）所示為使用Vega的特效模塊模擬出的戰(zhàn)機(jī)尾焰紅外圖像，可以看出模擬的尾焰亮度明顯高于飛機(jī)表面蒙皮。

圖3 紅外仿真圖像

3.2 SAR圖像仿真

雷達(dá)散射截面積（RCS）是精確生成雷達(dá)仿真圖像的基礎(chǔ)，RCS 是對(duì)物體微波特性的一種描述，其定義為雷達(dá)接收的目標(biāo)回波功率與發(fā)射功率密度之比即：

[RCS=Pp=4π?R2PPT] （1）

式中：P為雷達(dá)接收的目標(biāo)回波功率；[p]為發(fā)射功率密度；[PT]為雷達(dá)發(fā)射功率；R為雷達(dá)到目標(biāo)的距離。RCS 反映的是目標(biāo)對(duì)雷達(dá)發(fā)射波的反射能力，是回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的一種比例關(guān)系[9]。

Vega中的雷達(dá)仿真模塊是基于物理機(jī)制的雷達(dá)成像仿真，能仿真真實(shí)雷達(dá)設(shè)備。雷達(dá)仿真模塊首先根據(jù)場(chǎng)景中紋理的材料構(gòu)成，從材料文件中獲取各種材料的平均后向散射系數(shù)及其方差。它們都是頻率、極化方式、入射角的函數(shù)。然后再結(jié)合場(chǎng)景的幾何信息和雷達(dá)參數(shù)查找材料數(shù)據(jù)庫(kù)和文化特征數(shù)據(jù)庫(kù)獲取RCS值，生成場(chǎng)景的RCS圖。將所產(chǎn)生的散射分布圖與所定義的雷達(dá)參數(shù)相結(jié)合產(chǎn)生雷達(dá)圖像。

由于場(chǎng)景目標(biāo)的材質(zhì)屬性直接影響雷達(dá)散射截面積計(jì)算，因此將目標(biāo)和背景的幾何模型表面紋理圖片映射為相對(duì)應(yīng)的紋理材質(zhì)對(duì)于SAR仿真圖像的生成是非常重要的。TMM（Texture Material Mapper）是Vega中用來(lái)將Creator 三維模型可見(jiàn)光紋理轉(zhuǎn)換至材質(zhì)的輻射紋理的工具，它提供了一種方法用來(lái)生成從Vega 提供的對(duì)象的紋理到材質(zhì)的映射。TMM 通過(guò)設(shè)定Creator模型文件紋理和目標(biāo)材質(zhì)的映射，從而確定模型中物體的真實(shí)材質(zhì)。利用雷達(dá)仿真模塊提供的可視化參數(shù)設(shè)置界面，通過(guò)為SAR傳感器設(shè)置各種工作參數(shù)，如發(fā)射頻率、極化方式、分辨率、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、邊緣增強(qiáng)等。虛擬場(chǎng)景中的模型對(duì)象具有了真實(shí)的物理材質(zhì)屬性后，就可以使用Vega雷達(dá)仿真模塊在可視化仿真應(yīng)用中模擬符合實(shí)際情況的雷達(dá)掃描顯示效果[10]。如圖4所示，在Vega自帶的小鎮(zhèn)場(chǎng)景模型中加入了飛機(jī)目標(biāo)模型，對(duì)SAR在不同參數(shù)下的飛機(jī)模型成像效果進(jìn)行了模擬。圖4（a）是在雷達(dá)工作頻帶為C（4～8 GHz）極化方式VV時(shí)的SAR圖像，圖4（b）是在工作頻帶為C（4～8 GHz）極化方式VH時(shí)的SAR圖像，圖4（c）是在工作頻帶為K（18～27 GHz）極化方式VV時(shí)的SAR圖像，圖4（d）是在雷達(dá)工作頻帶為K（18～27 GHz）極化方式VH時(shí)的SAR圖像， 由圖4可以看出，在極化方式相同的情況下，高頻帶K（18～27 GHz）得到的SAR圖像要比低頻C（4～8 GHz）下的SAR圖像分辨率要高，這是由于雷達(dá)工作頻率越高相應(yīng)發(fā)射的電磁波長(zhǎng)越短，能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行更加細(xì)致的區(qū)分觀察，從而得到高分辨率的SAR圖像。在雷達(dá)工作頻率相同的情況下，不同極化方式對(duì)SAR圖像中飛機(jī)目標(biāo)的RCS有著較大的影響，極化方式為VV時(shí)得到的SAR圖像飛機(jī)目標(biāo)成像質(zhì)量更高。

圖4 SAR仿真圖像

3.3 半實(shí)物仿真

針對(duì)同一場(chǎng)景、同一目標(biāo)的紅外/SAR圖像融合過(guò)程中存在的圖像獲取問(wèn)題，提出一種對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)的半真實(shí)半仿真圖像獲取方法，即一種為通過(guò)真實(shí)傳感器探測(cè)得到的圖像，另一種為針對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)仿真獲得的圖像，圖5（a）為某型紅外熱像儀實(shí)際探測(cè)得到的吉普車紅外圖像，該紅外熱像儀探測(cè)器像元數(shù)不小于320×240非制冷紅外焦平面，寬視場(chǎng)≥15°×11°，窄視場(chǎng)≤5.7°×4°，工作波段為8～12 μm，通光孔徑為Φ150 mm。

圖5（c）為基于吉普汽車實(shí)際探測(cè)得到的真實(shí)SAR圖像，圖5（b），（d）分別為根據(jù)已有的真實(shí)圖像仿真獲得的同一場(chǎng)景、目標(biāo)、大氣條件下的SAR與紅外圖像，通過(guò)對(duì)同一目標(biāo)的真實(shí)圖像與仿真圖像的研究可以獲取到更多的目標(biāo)信息，為多傳感器條件下的圖像融合提供更多的數(shù)據(jù)參考信息。

圖5 半實(shí)物仿真圖像

4 仿真結(jié)果

如圖6所示是仿真生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像，兩組圖像中的場(chǎng)景均為Vega自帶的小鎮(zhèn)模型，加入的目標(biāo)模型是由Creator軟件建模生成的飛機(jī)、坦克及艦船目標(biāo)，SAR圖像設(shè)置的最大可視RCS范圍為-30～10 dBsm，SAR成像模式選擇為“Stripmap”，頻率設(shè)置為“Ku波段”，極化方式為“VV”，雷達(dá)到目標(biāo)中心的地面距離Range設(shè)置為“2 050 m”，斜視角度設(shè)置為90°。

圖6（b）是在波長(zhǎng)為3～5 μm時(shí)有傳感器噪聲的紅外圖像，這里對(duì)坦克的炮管設(shè)置較高溫度，并且在飛機(jī)尾部增加了尾焰效果，增強(qiáng)了仿真逼真度。

圖6 同一場(chǎng)景的SAR與紅外圖像

5 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了紅外/SAR圖像仿真過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，以飛機(jī)模型為例討論了使用Creator軟件進(jìn)行建模，對(duì)紅外圖像中坦克目標(biāo)的不同部位設(shè)置溫度差，并對(duì)飛機(jī)目標(biāo)尾部加入了尾焰特效，成功生成了SAR圖像，紅外/SAR圖像無(wú)論在軍事與民用領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用，使用Cretor和Vega軟件生成紅外/SAR圖像具有周期短、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，可以很好地解決紅外/SAR圖像獲取難的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在同一傳感器條件下仿真得到的圖像與真實(shí)探測(cè)結(jié)果還是有一定的差距。圖像仿真是一種有效的途徑，但是仿真圖像不能代替真實(shí)傳感器探測(cè)得到的結(jié)果。接下來(lái)主要針對(duì)生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像開展目標(biāo)識(shí)別方面的研究工作。

參考文獻(xiàn)

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[10] 牛杰.視景仿真在雷達(dá)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[D].成都：電子科技大學(xué)，2009.

圖4 SAR仿真圖像

3.3 半實(shí)物仿真

針對(duì)同一場(chǎng)景、同一目標(biāo)的紅外/SAR圖像融合過(guò)程中存在的圖像獲取問(wèn)題，提出一種對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)的半真實(shí)半仿真圖像獲取方法，即一種為通過(guò)真實(shí)傳感器探測(cè)得到的圖像，另一種為針對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)仿真獲得的圖像，圖5（a）為某型紅外熱像儀實(shí)際探測(cè)得到的吉普車紅外圖像，該紅外熱像儀探測(cè)器像元數(shù)不小于320×240非制冷紅外焦平面，寬視場(chǎng)≥15°×11°，窄視場(chǎng)≤5.7°×4°，工作波段為8～12 μm，通光孔徑為Φ150 mm。

圖5（c）為基于吉普汽車實(shí)際探測(cè)得到的真實(shí)SAR圖像，圖5（b），（d）分別為根據(jù)已有的真實(shí)圖像仿真獲得的同一場(chǎng)景、目標(biāo)、大氣條件下的SAR與紅外圖像，通過(guò)對(duì)同一目標(biāo)的真實(shí)圖像與仿真圖像的研究可以獲取到更多的目標(biāo)信息，為多傳感器條件下的圖像融合提供更多的數(shù)據(jù)參考信息。

圖5 半實(shí)物仿真圖像

4 仿真結(jié)果

如圖6所示是仿真生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像，兩組圖像中的場(chǎng)景均為Vega自帶的小鎮(zhèn)模型，加入的目標(biāo)模型是由Creator軟件建模生成的飛機(jī)、坦克及艦船目標(biāo)，SAR圖像設(shè)置的最大可視RCS范圍為-30～10 dBsm，SAR成像模式選擇為“Stripmap”，頻率設(shè)置為“Ku波段”，極化方式為“VV”，雷達(dá)到目標(biāo)中心的地面距離Range設(shè)置為“2 050 m”，斜視角度設(shè)置為90°。

圖6（b）是在波長(zhǎng)為3～5 μm時(shí)有傳感器噪聲的紅外圖像，這里對(duì)坦克的炮管設(shè)置較高溫度，并且在飛機(jī)尾部增加了尾焰效果，增強(qiáng)了仿真逼真度。

圖6 同一場(chǎng)景的SAR與紅外圖像

5 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了紅外/SAR圖像仿真過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，以飛機(jī)模型為例討論了使用Creator軟件進(jìn)行建模，對(duì)紅外圖像中坦克目標(biāo)的不同部位設(shè)置溫度差，并對(duì)飛機(jī)目標(biāo)尾部加入了尾焰特效，成功生成了SAR圖像，紅外/SAR圖像無(wú)論在軍事與民用領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用，使用Cretor和Vega軟件生成紅外/SAR圖像具有周期短、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，可以很好地解決紅外/SAR圖像獲取難的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在同一傳感器條件下仿真得到的圖像與真實(shí)探測(cè)結(jié)果還是有一定的差距。圖像仿真是一種有效的途徑，但是仿真圖像不能代替真實(shí)傳感器探測(cè)得到的結(jié)果。接下來(lái)主要針對(duì)生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像開展目標(biāo)識(shí)別方面的研究工作。

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[10] 牛杰.視景仿真在雷達(dá)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[D].成都：電子科技大學(xué)，2009.

圖4 SAR仿真圖像

3.3 半實(shí)物仿真

針對(duì)同一場(chǎng)景、同一目標(biāo)的紅外/SAR圖像融合過(guò)程中存在的圖像獲取問(wèn)題，提出一種對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)的半真實(shí)半仿真圖像獲取方法，即一種為通過(guò)真實(shí)傳感器探測(cè)得到的圖像，另一種為針對(duì)同一探測(cè)目標(biāo)仿真獲得的圖像，圖5（a）為某型紅外熱像儀實(shí)際探測(cè)得到的吉普車紅外圖像，該紅外熱像儀探測(cè)器像元數(shù)不小于320×240非制冷紅外焦平面，寬視場(chǎng)≥15°×11°，窄視場(chǎng)≤5.7°×4°，工作波段為8～12 μm，通光孔徑為Φ150 mm。

圖5（c）為基于吉普汽車實(shí)際探測(cè)得到的真實(shí)SAR圖像，圖5（b），（d）分別為根據(jù)已有的真實(shí)圖像仿真獲得的同一場(chǎng)景、目標(biāo)、大氣條件下的SAR與紅外圖像，通過(guò)對(duì)同一目標(biāo)的真實(shí)圖像與仿真圖像的研究可以獲取到更多的目標(biāo)信息，為多傳感器條件下的圖像融合提供更多的數(shù)據(jù)參考信息。

圖5 半實(shí)物仿真圖像

4 仿真結(jié)果

如圖6所示是仿真生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像，兩組圖像中的場(chǎng)景均為Vega自帶的小鎮(zhèn)模型，加入的目標(biāo)模型是由Creator軟件建模生成的飛機(jī)、坦克及艦船目標(biāo)，SAR圖像設(shè)置的最大可視RCS范圍為-30～10 dBsm，SAR成像模式選擇為“Stripmap”，頻率設(shè)置為“Ku波段”，極化方式為“VV”，雷達(dá)到目標(biāo)中心的地面距離Range設(shè)置為“2 050 m”，斜視角度設(shè)置為90°。

圖6（b）是在波長(zhǎng)為3～5 μm時(shí)有傳感器噪聲的紅外圖像，這里對(duì)坦克的炮管設(shè)置較高溫度，并且在飛機(jī)尾部增加了尾焰效果，增強(qiáng)了仿真逼真度。

圖6 同一場(chǎng)景的SAR與紅外圖像

5 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了紅外/SAR圖像仿真過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，以飛機(jī)模型為例討論了使用Creator軟件進(jìn)行建模，對(duì)紅外圖像中坦克目標(biāo)的不同部位設(shè)置溫度差，并對(duì)飛機(jī)目標(biāo)尾部加入了尾焰特效，成功生成了SAR圖像，紅外/SAR圖像無(wú)論在軍事與民用領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用，使用Cretor和Vega軟件生成紅外/SAR圖像具有周期短、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，可以很好地解決紅外/SAR圖像獲取難的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在同一傳感器條件下仿真得到的圖像與真實(shí)探測(cè)結(jié)果還是有一定的差距。圖像仿真是一種有效的途徑，但是仿真圖像不能代替真實(shí)傳感器探測(cè)得到的結(jié)果。接下來(lái)主要針對(duì)生成的同一時(shí)刻、場(chǎng)景和大氣條件下的SAR圖像和紅外圖像開展目標(biāo)識(shí)別方面的研究工作。

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