机场场景内的飞机目标及其所处的地物背景具有重要军事应用价值,为了实现对这类目标的检测、识别以及动态监测的算法研究,需要一套能够实现不同季节、不同气象条件、不同时段、不同探测波段等条件下机场场景内飞机/地物红外辐射仿真的软件来提供训练样本。在Visual Studio2010环境下,利用OpenGL构建了典型机场场景下飞机及地物背景模型,结合传热学和红外辐射理论的分析,将一款用于热红外分析的RadThermIR软件内核嵌入算法中,最终研究出一种计算飞机及其地物背景的红外辐射场模型和构建其红外图像仿真方法。论文主要从建模基础理论,飞机目标及典型地物红外辐射仿真方法研究及红外纹理研究三个方面进行理论分析和实验研究,并在最后加入实验结果分析。因此,文章主要包括四个方面的内容:(1)从红外成像系统的基本原理出发,探讨了红外图像仿真的基本框架,通过详细介绍几何模型、温度场模型及辐射场模型的构建方法,为下文仿真方法的实现打下基础。(2)运用一款用于计算热辐射的RadThermIR软件内核和计算机图形学工具OpenGL,综合不同的天气环境状况和地理位置等因素,完成了一种能实现不同季节、不同气象条件、不同时段、不同探测波段等条件下的红外图像仿真的算法。运用3dsMAX建立网格划分的几何模型,通过RadThermIR软件内核计算网格中每个节点的温度值与辐射值,通过网格连接每个温度值或辐射值节点,形成温度场模型或辐射场模型,最后运用OpenGL进行渲染,并控制此三维辐射模型的视角,将模型上的值映射成相应的灰度值,最终显示出在相应波段的红外仿真图。(3)从改进的局部LBP二进制模式出发,对红外纹理的形成做了深入的研究。采用Image Quilting纹理合成算法,运用改进的局部LBP二进制模式算法提取样图的LBP特征图,通过LBP特征图寻找最合适的拼接纹理块,通过纹理拼接的最小路径算法,可实现大块红外纹理的拼接技术,将红外纹理贴合到三维辐射模型,最终可实现红外仿真图的高保真度仿真。(4)结合红外模型计算与红外纹理仿真两大方法,进行机场典型目标/地物红外特性分析,得到多项基本结论且与实测数据结论相符。最后本文将仿真结果与实测数据进行对比分析,实现结果表明,利用图像灰度相似度作为评价指标,该方法红外图像仿真精度高于80%。论文研究表明,该红外图像仿真算法具有较好仿真效果,并具有一定推广性。基于改进的局部LBP二维红外图像纹理合成方法能有效提高仿真图像的保真度,对飞机目标及机场典型地物的红外图像仿真具有较高的可行度。该方法可为实现全天候机场场景下飞机目标自动检测识别提供丰富的红外特性分析数据和特性知识训练样本,具有一定的军事应用价值和学术意义。