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一种模块化实时红外场景仿真系统研究

作　者: 林凯
导　师: 张建奇
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 红外场景实时仿真系统 GPU OGRE
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

实时红外场景仿真是当前红外仿真领域中的重要研究方向,具有重要的研究意义,并在红外成像制导武器的设计与评估、红外训练仿真等军用和民用领域有着广泛应用价值。本文对实时红外场景仿真系统进行了探索,初步实现了一个模块化的实时红外场景仿真系统。仿真系统建立了符合红外成像过程的“目标—背景—大气—红外成像系统”综合模型,充分考虑了大气效应和红外成像系统效应对仿真结果的影响。仿真系统利用GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)可编程渲染流水线和OGRE(Object-Oriented Graphics Rendering Engine)图形渲染引擎技术实现了红外辐射计算和仿真图像的渲染输出。此外,为了实现仿真的实时性,本文的红外辐射计算方法采用了多种技术以提高仿真效率,其中包括对辐射传输方程的简化和近似、表面温度预计算、大气辐射传输预计算等等。仿真系统具有良好的可扩展性,为今后进一步开发更加完整和完善的红外场景仿真系统打下了基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外发展现状  9-11
    1.2.1 国外发展状况  9-10
    1.2.2 国内发展状况  10-11
  1.3 本文研究内容  11-14
    1.3.1 研究内容  11
    1.3.2 论文结构  11-12
    1.3.3 本文特色  12-14
第二章典型红外仿真系统分析  14-28
  2.1 SE-WORKBENCH-IR  14-19
    2.1.1 总体框架结构  14-15
    2.1.2 子模块介绍  15-19
  2.2 IRMA  19-20
  2.3 DIRSIG  20-22
  2.4 Vega Prime IR Scene  22-24
  2.5 CAMEO-SIM  24-26
  2.6 仿真系统总结  26-27
  2.7 小结  27-28
第三章红外场景仿真的一般框架  28-36
  3.1 红外场景仿真方法  28-29
    3.1.1 红外成像原理  28-29
    3.1.2 红外场景仿真的一般框架  29
  3.2 三维场景建模  29-30
  3.3 热物理特征和辐射计算模型  30-32
  3.4 大气效应模型  32
  3.5 红外成像系统效应模型  32-34
  3.6 仿真实时性的实现思路  34-35
  3.7 小结  35-36
第四章基于GPU 和OGRE 的实时红外图像生成原理  36-52
  4.1 实时红外图像生成的框架结构  36
  4.2 基于GPU 的红外场景仿真  36-43
    4.2.1 GPU 渲染流水线  37-38
    4.2.2 着色器模型  38-40
    4.2.3 GPU 通用计算  40-42
    4.2.4 GPU 应用于红外场景仿真  42-43
  4.3 基于OGRE 的红外场景仿真  43-49
    4.3.1 OGRE 的技术特性  44-45
    4.3.2 总体结构与渲染流程  45-47
    4.3.3 后处理框架  47-48
    4.3.4 OGRE 应用于红外场景仿真  48-49
  4.4 实时红外图像生成的辅助类库  49-50
    4.4.1 Newton 物理库  49-50
    4.4.2 OIS 输入库  50
    4.4.3 TinyXML 库  50
    4.4.4 CEGUI 图形界面库  50
    4.4.5 MFC 类库  50
  4.5 小结  50-52
第五章实时红外场景仿真系统的实现  52-68
  5.1 仿真系统总体结构与流程  52-53
  5.2 仿真系统模块介绍  53-57
    5.2.1 三维场景建模  53-54
    5.2.2 红外特征建模  54-56
    5.2.3 大气辐射传输建模  56
    5.2.4 红外成像系统效应建模  56-57
    5.2.5 红外特效建模  57
    5.2.6 实时红外图像生成  57
  5.3 实时红外图像生成软件  57-64
    5.3.1 软件结构  58-59
    5.3.2 软件运行流程  59
    5.3.3 软件主要功能与特点  59-64
  5.4 仿真结果与讨论  64-66
    5.4.1 仿真实验计算机软硬件环境  64
    5.4.2 仿真结果与讨论  64-66
  5.5 小节  66-68
第六章结论  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-76
在读期间研究成果  76-77

一种模块化实时红外场景仿真系统研究

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