[發明專利]一種非朗伯面目標紅外散射特性的并行計算方法

在審

• 申請號: 201610004438.6
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105654554A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 郭興;吳振森;曹運華;張耿
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙永偉

1.一種非朗伯面目標紅外散射特性的并行計算方法，其特征在于，按照以下 步驟進行：

步驟1：使用3DMAX軟件完成目標的幾何建模，并對模型表面進行三角形 面元的剖分，使模型表面由若干個三角形構成；

建模時選定目標坐標系，x軸指向頭部，y軸指向側面，z軸豎直向上，k_i， k_s分別為背景輻射亮度入射向量、散射向量，建模完成后對模型表面進行三角形 面元的剖分，使模型表面由若干個三角形構成；

步驟2：選擇五參數BRDF模型對目標表面材料進行光譜BRDF建模，定義 如下

式中，k_b表示樣片表面BRDF的相干散射分量，k_d表示非相散射干分量，θ_i，θ_s， 分別為入射天頂角，散射天頂角和相對方位角，是樣 片表面小面元法線的分布函數，exp[b·(1-cosγ)^a]是菲涅耳反射函數的近似描 述，是遮蔽函數，k_b，k_d，k_r，a，b為待定參數：k_b和k_d分別 反映相干和非相干散射分量的大小，與樣片表面的粗糙度和反射率有關，k_r反映 樣片表面的斜率分布，與樣片表面的粗糙度和紋理分布有關；a和b均反映樣片 表面的菲涅耳反射函數，與樣片的折射率有關；

步驟3：根據目標坐標系建立面元坐標系，其中，面元的法線方向定為面元 坐標系的z軸，z軸與背景輻射亮度入射向量k_i叉乘獲得y軸，y軸與z軸叉乘 獲得x軸，這樣定義使得入射方位角恒為0°，散射方位角即為相對方位角，背 景輻射亮度入射向量k_i、散射向量k_s與z軸的夾角為面元坐標系中入射天頂角、 散射天頂角，將k_s投影到xoy平面繞x軸逆時針旋轉的角度即為相對方位角；

步驟4：將入射、散射向量從目標坐標系中轉換到面元坐標系中，獲得某個 面元對所有入射方向的背景輻亮度的散射

通過對波長積分，可獲得該面元在λ₁～λ₂波段內的散射亮度：

對所有的可見面元進行疊加，即可獲得目標在方向的總的散射亮度：

式中，(S_kcosθ′_s)為某面元在方向的投影面積；

式中，是小面元的BRDF，θ′_s，θ′_i，分別為面元坐標系內的散 射天頂角、入射天頂角、相對方位角，是方向入射的波長為λ的 背景輻亮度,立體角

2.按照權利要求1所述的非朗伯面目標紅外散射特性的并行計算方法，其特 征在于，考慮到目標對不同方向入射的背景輻射的計算具有并行性，使用一個線 程計算目標對一個方向入射的背景輻射的散射，然后進行疊加完成并行計算。