[發明專利]復合式數字化偏振場景的制作方法

有效

• 申請號: 201911049072.4
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110807256B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊迪;王雅萍;劉也;戰永紅;曾嫦娥;朱肇坤;王放;張延鑫;李長亮;劉卿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明涉及一種復合式數字化偏振場景的制作方法，屬于三維場景的可視化建模領域。目前的場景建模軟件存在以下不足：只能夠生成強度的場景，無法提供偏振的場景；只能夠提供光線的一次追跡，無法模擬陰影和遮擋效應；只能使用內置的輻照模型數據，無法外接外部實測輻照數據；只負責場景的生成，未集成場景的評估方法。本發明提供了一種復合式數字化偏振場景的制作方法，在用戶輸入必要的指令數據、測試數據、模型數據后，通過穆勒矩陣計算、分布式和一體式復合渲染、數據與模型復合驅動等方法與措施，完成動態或靜態的偏振場景的制作，同時輸出對該場景中目標和背景特性差異評估數據。

技術領域

本發明涉及偏振場景仿真技術領域，具體涉及一種復合式數字化偏振場景的制作方法，基于該方法可編制相應的偏振場景仿真軟件，作為光學偏振目標發生器的信號源。

背景技術

高精度的光學場景仿真需要高精度的三維圖像信息，并準確反映光與物質相互作用的效應及其變化過程。現有的三維場景建模只能夠輸出光學強度的三維圖像，無法實現對偏振光學圖像的數字仿真，也無法實現動態的偏振信號模擬。常用的半實物仿真方法對于輻照和材質等建模通常采用分步式的計算方式，當輻照和材質可被用于測試時，無法有效利用測試數據，進一步提高場景的精度和提升場景分析的能力。此外，當制作的場景作為半實物仿真的信源驅動時，需要了解目標效力和控制輸出之間的關系，但現有系統往往缺少對目標和背景特性差異的評估數據。

因此，現有的光學場景建模缺少偏振信息模擬，分布式建模方法無法有效利用輻照和材質測試數據，建模結果還缺少對應有效的評估數據。如何提供一種包含偏振等多類光學特征的復合式光學場景制作方法，同時適合靜態與動態場景，可依據測試數據進行動態調整，并在仿真場景同時給出場景內目標與背景特性的評估結果，為光學偏振特性研究提供更加真實可信的信號源，成為偏振場景仿真技術領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種偏振場景的制作模型與方法，可提供更加全面真實的偏振仿真數據，作為光學偏振目標發生器的信號源，輔助光學系統的研發與測試。

為實現上述目的，本發明在偏振光學圖像仿真建模基礎上，建立包含輻照、背景、目標元素的偏振場景復合式一體化仿真方法，以及場景中目標與背景的光學特性差異分析方法，從而建立更加真實可用的光學偏振場景，滿足目標光學信號源模擬需求。

本發明的技術方案如下：

一種復合式數字化偏振場景制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)依據入射光屬性、材質屬性、以及觀察角度，實現偏振特性的建模；

(2)依據場景中對象特點，進行復合驅動模式的輻照特性建模與仿真；

(3)進行目標與背景一體化建模與仿真；

(4)場景仿真數據組合顯示與光學特性統計分析。

進一步的，所述步驟(1)中，對實時動態高精度偏振場景建模時，引入材質的等效復折射率計算穆勒矩陣代替反射率參數，實現強度場景建模，同時可以依據入射光屬性、材質屬性、以及觀察角度，實現偏振特性建模；對靜態高精度靜態偏振場景建模時，直接利用輻照、材質、以及幾何特征參數，依據光線追跡算法迭代計算偏振特性。

進一步的，所述步驟(2)中，復合驅動模式分為數據和模型兩類，當場景中針對輻照環境、目標和背景為可測對象時，使用測試數據直接進行場景制作時的驅動，當場景中的對象為不可測對象時，使用對應模型進行驅動。

進一步的，所述步驟(3)中，在同一個場景框架內，對典型目標和背景環境采用相同的建模過程同時進行計算，以保持背景與目標之間的光線能夠相互作用，并通過迭代計算達到仿真精度要求。