红外成像仿真技术(IRI)能够很好地生成森林、城市和海洋等不同环境条件下的红外图像,在军事和民用等领域得到了广泛应用。海面红外成像仿真具有研发成本低、周期短和效率高等优点,对于构建海面或海下目标识别算法具有重要意义,成为了海洋安全维护不可或缺的环节。论文旨在研究不同气象条件下的海面红外图像仿真。论文使用MATLAB软件建立海面红外辐射大气传输模型,并对大气中光子的行走路径进行模拟,利用计算机仿真红外成像系统生成海面红外图像。论文主要由三部分构成:大气传输模型的构建、大气点扩散函数的模拟和红外成像系统的仿真。通过光谱透过率表和Kim模型建立红外辐射大气传输衰减模型,计算红外辐射大气透过率,并综合考虑太阳辐射直射强度模型,建立红外辐射大气传输模型,生成经过大气传输后的海面红外辐射场;考虑大气中分子、气溶胶粒子对光子的碰撞,分别使用蒙特卡罗方法和基于人工神经网络的方法获得大气点扩散函数(PSF),以模拟光子在大气中的行走过程,该函数用于与经过大气传输的海面红外辐射场进行卷积,生成的辐射场作为红外成像系统的输入;使用调制传递函数分别描述光学系统、探测器和电子电路对成像质量的影响,三者的乘积即为完整的成像系统的调制传递函数,用于模拟红外成像系统的成像效应。综合上述从海面发射红外辐射到红外成像系统生成图像过程中的所有影响因素,形成一套比较完整的海面红外成像仿真系统,并生成海面红外仿真图像。实验结果表明建立的红外辐射大气传输衰减模型能够保证大气透过率的计算误差小于20%。经过大气传输模型生成的海面红外图像明显变暗,对比度降低。人工神经网络训练完成后,其计算一次的时间远小于蒙特卡罗方法的计算时间,保证了海面红外图像仿真的实时性。光学系统、探测器和电子电路系统三者可以近似看作低通滤波器,会造成图像高频信息的丢失。另外,光学系统对图像的渐晕效果会造成图像中央区域变亮,周围区域变暗。