传统的仿真技术会受算法的复杂度、运算能力及接口等的限制。针对这一问题，设计了一种基于增强现实的思想在真实图像上进行实时动态红外场景仿真的系统。首先使用3DS MAX生成虚拟目标模型，再对虚拟目标模型进行几何一致性变换和红外辐射一致性变换，使用SURF-ORB特征匹配对探测器的运动姿态进行跟踪，最终通过光栅渲染使虚拟目标与真实场景进行虚实融合，完成基于增强现实的动态红外场景仿真系统的设计。实验结果显示，该系统能够实现高帧频、高真实性的红外仿真图像，具有较强的可扩展性。

空间红外下视系统的真实感红外场景仿真一直以来都是研究的一个难点。提出了一种基于卫星红外遥感反演数据的空间下视红外场景仿真方法。利用红外遥感反演数据, 通过匹配算法获得仿真波段内地表红外纹理, 建立了下视红外观测模型, 对地表红外纹理图像在传感器焦平面上重采样, 最后按照辐射传输理论, 计算生成光学入瞳前红外场景。仿真结果表明: 该方法可以逼真地模拟地物场景红外纹理特征。将热红外遥感反演技术应用于红外场景仿真, 极大简化了大规模地表场景仿真过程, 为空间下视系统红外场景仿真提供了一种直观、有效的新方法。

红外动态场景仿真技术在红外成像、跟踪和制导**等系统的性能评估中起着重要的作用，基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外场景产生方案是红外场景仿真技术中最具研究价值的一种方案。介绍了DMD的灰度调制原理和工作方式，在此技术基础上设计了基于TI公司的0.7XGA开发平台的DMD驱动程序。通过放大原图像，提高了仿真红外图像的对比度。最后根据探测器输出的积分时间信号和帧同步信号，提出了一种提高DMD投影频率的方案。该方案投影出的灰度图像的对比度有所提高，红外成像仪可以采集到清晰的灰度图像，且每一帧灰度图像的显示时间缩短至1.12 ms，相比于常规方式的7.87 ms有了很大的提高。

红外场景仿真技术在**领域具有广泛的应用前景。介绍了红外场景仿真的 3个阶段: 数据准备、辐射计算和后处理; 对各阶段的工作内容和实现途径做了简单说明。按照红外场景仿真技术的发展趋势, 分析了国外在各发展阶段的主要工作, 介绍了国内红外场景仿真概况及笔者目前的工作。最后指出了国内在红外场景仿真方面存在的几个问题。

对基于数字微镜器件(DMD)多波段动态红外场景仿真系统的几项关键技术进行了阐述,首先分析了黑体的特性,给出了温度范围计算公式;其次,分析了几种红外材料的特性及封装技术,确定了以硫化锌为多波段仿真系统的DMD窗口材料及粘合剂封装方法的选择;最后,分析了系统的需求及红外投影光学系统的特点,确定了多波段光学系统的整体光路设计及投影系统的技术指标。

在对基于 DMD红外场景仿真系统的研究中, 为了提高仿真系统的性能, 对黑体光源温度的确定进行了研究。首先, 给出了黑体辐射的理论基础; 其次, 阐述了基于 DMD的中波红外场景仿真系统的能量传递模型, 然后分析了影响系统能量传递效率的两个因素, 一是 DMD能量传递效率, 二是投影系统的透过系数; 最后, 给出了计算黑体温度范围的参数公式, 通过 MATLAB运算可以解出温度范围。

利用积分球对近红外增强相机进行了可见、近红外波段的辐射定标, 并采用该相机采集了典型目标的可见、近红外图像.利用便携式地物光谱仪采集了相同目标可见、近红外波段的光谱反射率曲线, 并分析了目标在可见、近红外波段的光谱反射特性.通过寻找同一天气条件、同一时间段所拍摄的典型目标近红外图像灰度值与可见光图像灰度值及典型目标可见、近红外波段反射率之间的关系, 提出一种基于可见光图像及目标反射率反演近红外图像的算法.在近红外图像反演过程中考虑了大气透过率的影响, 反演结果表明, 本文算法可以较好地体现典型目标近红外图像的全局特征, 为后续不同天气条件下近红外场景仿真的实现提供参考.

由于数字微镜器件特殊的成像特点，使得场景仿真系统在工作过程中需要解决帧频匹配问题，否则会出现图像混淆现象。分析了DMD芯片实现脉宽调制的特点以及帧频匹配对仿真场景成像系统的影响。通过在仿真系统不同显示时间和探测器不同积分时间情况下进行实验，得出了仿真系统进行静态场景仿真时帧频匹配需要满足的条件，即当满足探测器积分时间达到仿真系统显示时间的整数倍时，就可以避免图像混淆现象发生，而不需要外接同步触发信号。这种方法可以降低工程实现难度，对红外场景仿真系统的推广应用具有重要意义。

红外场景仿真系统的成像质量关系着仿真实验的质量。对红外场景生成装置的主要技术指标进行测评,主要包括时间特性、空间分辨率、空间均匀性、几何畸变等,这些指标可以全面反映仿真系统的技术性能。为了在实际应用过程中迅速、简洁地确定仿真系统的最佳工作状态,提出了一种客观评价算法,通过采用标准红外成像设备对仿真系统进行探测成像,与场景生成器所仿真的实物场景进行对比,实现对场景仿真系统的定性评价和标定。实际应用表明,该方法便于每次使用之前进行系统标定,可以快速、便捷确定仿真系统的最优工作状态。

为实时仿真红外场景，提出将数据库查找表技术引入红外场景仿真过程，用数据库存储表征场景景物的几何数据、热物理特征数据、光学特性数据等各类信息。在渲染红外场景时，直接访问数据库，将相关数据读入内存缓冲区，并在渲染过程中对内存中的数据进行处理，从而加快处理速度，提高仿真图像刷新帧频，增强仿真实时性。仿真实验表明，简单场景仿真图像帧频达 60 Hz以上，复杂场景仿真图像帧频达 20 Hz以上，仿真图像具有一定的红外特征，与实际场景基本相似。