1.面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)构建基于虚拟现实的可见光三维场景;
2)将机载增强合成视景系统的视点相机置于所述基于虚拟现实的可见光三维场景中,建立红外成像链路模型;
3)获取a)当前视点相机在三维场景中的位置以及姿态信息;b)当前视点相机观察到的像素点所属材质及其在三维场景中的位置信息;c)预先确定或计算得到的该三维场景的场景红外特性数据和材质特性数据;
计算像素点到达视点相机的所有辐射量,进而映射得到理想的红外仿真图像;
4)基于所述理想的红外仿真图像,添加噪声并模拟机载振动影响,参考传感器的成像模型,生成机载红外仿真图像;
5)在所述机载红外仿真图像叠加虚拟仪表,生成机载增强合成视景系统实时仿真画面,渲染输出。
2.根据权利要求1所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:所述三维场景的场景红外特性数据包括红外光照反射模型、天空背景辐射模型、太阳辐射模型和大气衰减系数τpath;所述材质特性数据包括材质发射率emis、材质表面反射率ref和材质的温度模型。
3.根据权利要求2所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:步骤3)中所述像素点到达视点相机的所有辐射量按照下式计算:
lsensor=(bp(lsun)·ref+lsky+lthermal·emis)·τpath
式中,lsensor为传感器检测到的目标辐射总量,bp(lsun)为传感器检测到的目标表面反射的太阳辐射,lsky为传感器检测到的天空背景辐射,lthermal为传感器检测到的目标自身热辐射;ref为材质表面反射率,emis为材质发射率,τpath为大气衰减系数。
4.根据权利要求3所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:所述红外光照反射模型的表达式为:
其中:n是入射点的单位法向量;h是半角向量,h=(v+l)/2,指的是光入射方向l和视点方向v的中间向量;ks为材质的镜面反射系数;il是点光源强度,取自预先建立的大气模型中的太阳辐射强度;ns是高光指数。
5.根据权利要求1所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:对于构建的基于虚拟现实的可见光三维场景,预先通过语义分割对场景纹理按照材质进行分类,明确每一个像素属于哪一种材质;
将像素rgb值替换为所属材质对应的材质编号、反射率、发射率分别存入rgb三个通道,得到伪纹理;步骤3)中预先计算材质特性数据,是通过读取所述伪纹理像素信息即得到材质发射率emis和材质表面反射率ref;
或者,仅存入材质编号,步骤3)中预先计算材质特性数据,是通过在线查询得到材质发射率emis和材质表面反射率ref。
6.根据权利要求1所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:步骤4)中添加噪声的主体为高斯白噪声。
7.根据权利要求1所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:步骤4)中模拟机载振动影响,是引入帧内模糊和帧间模糊处理,并加入图像抖动。
8.根据权利要求7所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:所述帧内模糊是利用虚拟现实引擎中的着色器进行像素偏移来实现。
9.根据权利要求7所述的面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法,其特征在于:所述帧间模糊是采用高斯模糊算法实现模糊效果。