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针对远距离红外弱小目标检测算法的研究和性能评估需要大量测试图像的现状,提出了一种基于非线性映射模型的红外弱小目标图像仿真方法。首先,通过理论计算和实际拍摄得到实验目标的辐照度与成像灰度值映射数据,并利用该数据对多种备选映射模型进行评估,得到最佳的基于拟合的非线性映射模型;然后,将该映射模型应用到实际目标图像的仿真过程中,得到能反映实际亮度变化的目标仿真图像;最后,考虑大气传输效应等因素的影响,将目标仿真图像与真实背景图像进行合成,得到最终的红外弱小目标仿真图像。通过与传统仿真方法对比,该仿真方法产生