[發明專利]一種復雜目標對背景光輻射的二次散射計算方法

有效

• 申請號: 201810315511.0
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108829906B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李良超;李奎
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01S7/41;G01S13/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種復雜目標對背景光輻射的二次散射計算方法，其特征在于，包括有以下步驟：

步驟一：建立目標模型：通過3dmax建立目標的3dmax模型，然后將建立的3dmax目標模型轉換為MOD模型；MOD模型分為五部分組成，第一部分為模型格式識別信息、面元數和頂點數；第二部分為面元索引值、部件索引值、材質索引值、色彩索引值和頂點的索引值；第三部分為頂點索引和點的坐標值；第四部分為部件索引值和部件類型名稱；第五部分為材質索引值和材質名稱；

步驟二：輸入目標的MOD模型信息：首先利用幾何方法對模型進行自遮擋處理，然后針對自遮擋處理后的目標MOD模型中的所有面元，將面元之間的遮擋利用Z-BUFFER消隱算法處理，Z-BUFFER消隱算法通過將入射方向或散射方向為Z軸建立笛卡爾三維坐標系，把目標MOD模型投影到這個坐標系中，把投影后的目標MOD模型在XOY平面內劃分為若干個像素，根據像素在坐標系中的位置信息，保存所有像素中未被其他像素遮擋的像素信息，最后通過保存的像素信息即可以得到目標MOD模型所有面元中每個面元未被遮擋的面元面積大小，如果面元被遮擋的面積小于一半則認為這個面元未被遮擋，否則認為面元被遮擋；最后在目標MOD模型中去除所有的遮擋面元，得到未被遮擋的目標MOD模型；

對未被遮擋的目標MOD模型面元進行二次散射計算；

步驟三：目標面元對之間二次散射初次判斷：對未被遮擋的目標MOD模型所有面元遍歷依次作為初始面元即面元1和剩余面元之間進行判斷，如果可能發生二次散射，則這兩個面元組成一個面元對，執行步驟四，進行坐標系轉換，并計算這個面元對之間的二次散射，面元對包含面元1和面元2；如果未發生二次散射則重復執行步驟三，進行下一個面元對的二次散射初次判斷；

步驟四：坐標系轉換：要計算目標對入射光的二次散射，通過入射方向計算得到入射光照射到面元1上的鏡像反射方向，以鏡像反射方向為Z軸建立新坐標系，將該新坐標系定義為S坐標系，S坐標系仍然為笛卡爾三維坐標系，把面元對投影到S坐標系的XOY平面內；

步驟五：計算面元對之間的散射面積：在步驟四建立的S坐標系中，在X0Y平面內投影面元之間的位置關系有相交、分離和包含，保存面元線段之間所有的交點和互相包含的點，然后去除重復點，如果剩余的點的個數小于3，則證明不能形成閉合面積，即不能發生二次散射；否則對剩余各點找出Y值最小的點設為MinP，依次計算出其他各點相對于MinP的張角大小，根據張角大小對各點進行排序，最后對排好序的點進行多邊形面積計算；

步驟六：計算并完成復雜目標的二次散射：根據雙向反射分布函數BRDF求出面元1上的鏡像反射亮度大小，通過輻亮度和輻照度之間的轉換關系，得到面元2接收到的輻照度，然后根據步驟五求出的相交面積大小求出面元對上面元1和面元2的散射面積大小，最后根據面元2上的雙向反射分布函數BRDF，對面元之間的二次散射進行計算，進而完成復雜目標的二次散射計算。

2.根據權利要求1所述的復雜目標對背景光輻射的二次散射計算方法，其特征在于，步驟四中所述的坐標系轉換包括有以下步驟：

4.1設入射光的入射方向為則利用如下幾何公式可求得入射光線方向在面元1上的鏡像反射波方向

表示面元1的法線；

4.2以反射方向作為z₁軸，x₁o₁y₁平面與反射方向垂直，y₁軸取為艦船坐標系的z軸在x₁o₁z₁平面內的投影，艦船坐標系和S坐標系轉換如下：

其中o₁x₁y₁z₁表示S坐標系，oxyz為艦船坐標系,其中θ為入射光入射方向在艦船坐標系上的入射角，為入射光入射方向在艦船坐標系上的方位角， 為S坐標系中x₁軸方向，為S坐標系的y₁軸方向，為S坐標系的z₁軸方向。