[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

本發明提供了一種復雜目標對背景光輻射的二次散射計算方法，解決了復雜目標面元對之間二次散射的判斷、面元對之間散射面積計算及復雜目標的二次散射計算的問題。其實現為：建立目標模型；輸入所建目標的MOD模型信息并進行遮擋處理；對遮擋處理后的目標面元對間進行二次散射初次判斷；轉換坐標系并計算面元對間的散射面積；完成復雜目標的二次散射。本發明先找出可能發生二次散射的面元對，通過轉換坐標將空間中的面元對投影到轉換坐標系的XOY平面內，將三維問題轉化為二維，簡化了運算，降低了程序復雜性，通過得到的散射面積利用BRDF求得面元對間的二次散射亮度，及整個復雜目標對背景光輻射的二次散射亮度，用于海面、空間和地面復雜目標的精確檢測。

技術領域

本發明屬于復雜背景中目標對背景輻射的光散射領域，主要涉及空間復雜目標建模，背景的光學輻射計算，目標板塊間單次及二次光散射判別及計算，計算結果可以應用到海面、空間中目標的散射特性計算、目標的跟蹤及識別等方面。

背景技術

復雜目標對背景光輻射的二次散射計算方法在海面、太陽、天空等背景中復雜目標的光學信息的檢測、識別與跟蹤上有重要的應用價值。復雜目標對各種背景光學輻射的散射特性計算是研究目標特性的重要手段，是復雜目標光學特性檢測的重要組成部分，研究復雜目標對背景輻射的二次散射特性，為目標特性計算提供了更加精確的計算結果。

當前對目標二次散射的研究多是對雷達散射界面(RCS)的研究。而由于目標對二次散射RCS的預估和目標對太陽、天空和海面的光學波段二次散射算法上存在根本上的差異，所以在計算目標對太陽、天空和海面的二次散射研究中只能提出特定的方法。

在對目標進行二次散射的研究時，需要對目標進行單獨計算。在“目標光散射特性計算中光線追蹤算法研究與實現”一文中，吳開峰等人利用光線追蹤的思想給出了比較有效的光線測試計算方法，并利用該測試方法運用到對復雜目標光散射特性理論建模中，并給出了復雜目標在太陽光照下的二次散射效應的光散射亮度圖。但是該算法并未給出具體的計算面元對之間散射面積的計算。在“復雜目標多次散射計算的高頻混合方法研究”一文中，趙維江等人在幾何光學方法的基礎上，結合幾何光學方法和射線追蹤方法導出了一種能有效計算復雜目標多次散射的方法-區域投影物理光學法，該方法能夠有效計算出面元對之間散射面積大小，并對目標RCS計算能夠取得比較好的精度，但是該方法在計算散射面積時，所用的幾何方法不夠直觀，編程實現比較復雜。而且該方法是專門應用于目標對雷達的二次散射計算，因此在計算復雜目標對背景的二次散射時，在判斷二次散射發生條件以及計算散射面積時僅由提供參考價值，還需要新的算法計算目標對太陽、天空和海面的二次散射。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種復雜度低、易于編程的復雜目標的二次散射計算方法。

本發明是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，像素的個數應該遠大于模型的面元數，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；