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本文以凝视型红外成像系统作为研究对象，对凝视型红外成像系统虚拟样机的工程化实现进行了深入的研究，通过对红外成像系统工作原理以及各项物理效应进行分析，构建了一套凝视型红外成像系统数字虚拟样机及半实物仿真平台，给出了工程化的实现方法。首先，本文分析了红外成像系统的工作原理及影响成像质量的各项物理效应。其次，进行了虚拟样机系统的软件平台的设计。利用红外成像系统成像效应模型，对红外成像系统工作过程中所涉及的光学头罩加热特性、光学系统空间响应特性、空间传递特性、非线性响应、非均匀性以及噪声的成像效应进行了计算、仿真与实现。最后，根据系统的输出需求，设计了一个基于FPGA的虚拟样机硬件输出转换接口，完成硬件测试与验证。这套系统可用来代替真实的凝视型红外成像系统，为成像系统的仿真、设计与性能分析提供数据支持，为后端的图像信号处理机提供不同格式视频输出要求的图像数据源，配合完成总体仿真测试。