热红外图像模拟方法

摘要

本发明公开了一种热红外图像模拟方法，包括以下步骤：拍摄可见光图像；根据所拍摄的可见光图像和材质的不同热学属性，采用遥感图像处理软件中的图像分类功对可见光图像进行材质分类；对每类材质的每个像元进行发射率模拟，得到每个像元的发射率；根据所述发射率及同类材质的温度，生成每个像元的辐射温度；根据辐射温度与灰度的映射关系将所述辐射温度转换成图像灰度，得到热红外图像。本发明模拟的热红外图像细节丰富，真实感强；同时对原始数据要求少，方法简便。本发明可应用于红外仿真、探测器模拟验证、目标特征研究等方面。

权利要求

1.一种热红外图像模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

拍摄可见光图像；

根据所拍摄的可见光图像和热学属性，采用遥感图像处理软件中的图像分类功能对可见光图像进行材质分类；

对每类材质的每个像元进行发射率模拟，得到每个像元的发射率；通过每类材质所有像元的灰度直方图和发射率范围来模拟每类材质所有像元的发射率，包括以下步骤：统计出每类材质所有像元的灰度直方图；根据所述灰度直方图的分布设定与像元的发射率范围对应的灰度范围；根据所述灰度范围及发射率范围模拟所有像元的发射率；

根据所述发射率及同类材质的温度，生成每个像元的辐射温度，所述同类材质的温度采用点温计进行实地材质温度测量或通过虚拟仿真技术中的红外模拟模块获得材质的温度变化数据；

根据辐射温度与灰度的映射关系将所述辐射温度转换成图像灰度，得到热红外图像。

2.根据权利要求1所述热红外图像模拟方法，其特征在于，根据所述灰度直方图的分布设定与像元的发射率范围对应的灰度范围是按像元灰度总数的百分比设定的。

3.根据权利要求1所述的热红外图像模拟方法，其特征在于，所述材质的温度包括材质在不同时间段的温度。

说明书

热红外图像模拟方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热红外图像模拟方法,具体涉及一种基于可见光图像和温度的热红外图像模拟方法。

背景技术

[0002] 在验证红外测量系统和制导系统以及研究目标特性时，往往需要大量的热红外图像作为验证数据。在传统红外图像绘制技术中，主要是根据场景中各个表面的有效红外辐射，并将其灰度化或伪彩化，生成红外图像。

[0003] 此类方法生成的红外图像画面较为生硬，没有物体表面的细节信息。而细节信息往往是红外图像的重要特征，是区分不同材质的主要依据，是提高绘制结果的红外真实感的重要手段。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种热红外图像模拟方法，运用本方法可得到细节丰富、真实感强的热红外图像和热红外纹理，并可以加载到三维场景中形成高逼真度的三维热红外景象。

[0005] 本发明是这样实现的，一种热红外图像模拟方法，包括以下步骤：

[0006] 根据不同热学属性对可见光图像进行材质分类。

[0007] 对每类材质的每个像元进行发射率模拟，得到每个像元的发射率。

[0008] 根据所述发射率及同类材质的温度，生成每个像元的辐射温度。

[0009] 根据辐射温度与灰度的映射关系将所述辐射温度转换成图像灰度，得到热红外图像。

[0010] 本发明具有以下优点：1、模拟的热红外图像细节丰富，真实感强。2、对原始数据要求少，方法简便。本发明可应用于红外仿真、探测器模拟验证、目标特征研究等方面。

附图说明

[0011] 图1是本发明实施例提供的基于可见光图像和温度的热红外图像模拟方法的流程图。

[0012] 图2是材质像元的发射率模拟的流程图。

[0013] 图3是根据像元的灰度直方图设定灰度范围的示意图。

具体实施方式

[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

[0015] 本发明所述的热红外图像模拟方法通过根据热学属性对可见光图像材质进行分类，对每类材质中每个像元发射率进行模拟，再根据模拟得到的每个像元发射率及同类材质的温度，生成每个像元的辐射温度，然后根据辐射温度与灰度或颜色的映射关系，将得到的每个像元的辐射温度转换成灰度或颜色，从而得到热红外图像。

[0016] 参见图1，该图示出了本发明实施例提供的一种热红外图像模拟方法的流程图，该热红外图像模拟方法包括以下步骤：

[0017] 首先，拍摄可见光图像；根据所拍摄的可见光图像和不同热学属性，采用遥感图像处理软件中的图像分类功能对可见光图像进行材质分类，上述遥感图像处理软件采用的是ENVI软件，用来实现材质分类。

[0018] 其次，对每类材质的每个像元进行发射率模拟，得到每个像元的发射率 ；

[0019] 再次，根据所述发射率 及同类材质的温度 ，生成每个像元的辐射温度 ；

[0020] 所述同类材质的温度采用点温计（德国Optris公司的MS便携式红外测温仪）进行实地材质温度测量或通过Vega仿真软件 中的红外模拟模块获得材质的温度变化数据。

[0021] 该辐射温度 是根据下式（1）计算得出的：

[0022] （1）

[0023] 最后，根据辐射温度与灰度的映射关系将所述辐射温度 转换成图像灰度，得到热红外图像。

[0024] 所述材质的温度也可以是材质在不同时间段的温度，这样就能够模拟出不同时间段的热红外图像。

[0025] 本发明实施例中，是通过每类材质所有像元的灰度直方图和发射率范围来模拟材质所有像元的发射率的。

[0026] 参见图2，所述的像元发射率模拟过程，包括以下步骤：

[0027] 首先，统计出每类材质所有像元的灰度直方图；

[0028] 然后，根据所述灰度直方图的分布设定与像元的发射率范围 相对应的灰度范围 ;

[0029] 最后，根据所述灰度范围及发射率范围模拟出所有像元的发射率。

[0030] 假设该类材质某一像元的灰度为 ，则该类材质像元的发射率 ，可以通过公式（2）由所述灰度范围及发射率范围计算得出：

[0031] （2）

[0032] 结合公式（1）和（2）得到材质中每个像元的辐射温度 ：

[0033] （3）

[0034] 本发明实施例中，根据材质所有像元的灰度直方图设定灰度范围，按像元灰度总数的百分比进行设定。

[0035] 该发明的实现方法可以通过计算机根据本发明的算法进行编程得以实现。

[0036] 参见图3，例如取80%的像元灰度总数作为灰度范围 ，分别取像元灰度总数的10%位置的灰度级作为灰度范围 的上下限；当然也可取其它百分比值。

[0037] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。