[发明专利]复杂空间目标光散射建模方法

权利要求书

1.一种复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

（1）根据材料的综合光散射强度，建立材料光散射经验模型；

（2）采用平行投影变换获得空间目标的入射截面，并判断选出有效入射截面；

（3）根据材料光散射经验模型，统计绘制的有效入射截面上像素的反射率均值得到平均反射率；

（4）根据有效入射截面像素总个数与绘制窗口的面积比例关系，求得有效入射截面面积；

（5）建立复杂空间目标光散射模型，式中为太阳在空间目标处的照度；为有效入射截面的面积；为截面上的平均反射率。

2.根据权利要求1所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于，所述步骤（1）中材料的综合光散射强度为漫反射分量和镜面反射总和，表示为，其中为物体的漫反射系数，与物体表面性质有关；是光源的光强；为光线入射角；为物体的镜面反射系数，为视线与反射方向的夹角。

3.根据权利要求2所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于：所述步骤（1）中材料光散射经验模型为

，其中为综合反射率，是当光线以角入射到某材料表面上时，在方向上的反射光强与入射光强之比。

4.根据权利要求3所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于：所述步骤（2）中空间目标入射截面的获得是在OpenGL中，利用函数glOrtho(l,r,b,t,n,f)完成平行投影变换，函数参数为平行投影的左右、上下和远近裁剪面，用这些参数计算投影区域的实际面积，再用函数glViewport(x,y,w,h)将投影变换后的左边变换到屏幕像素坐标，参数（x,y）为视口左下角坐标，（w,h）为窗口大小，取x=y=0，则整个显示窗口的像素总数为。

5.根据权利要求4所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于：所述步骤（2），在绘制入射截面时，在GPU片元着色器中，进行有效截面判断，剔除不满足判断条件的截面点；对满足有效截面条件的点，根据材料的材质属性，在GPU着色器中对每一个像素代表的截面元反射率经验模型进行计算，形成反射率分布图。

6.根据权利要求5所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于：所述有效截面是在入射截面中能反射光线到观测方向的部分，当光源方向L与观测方向V确定时，当面元dA的法线N满足于L和V的夹角都小于90度时，该面被光线照射，并且能反射光线到观测设备，该有效截面的判断条件用向量内积表示为：。

7.根据权利要求6所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于： 所述反射率分布图由空间目标有效入射截面上每一个像素的反射率构成的二维图像，用模型数据中的漫反射与镜面反射参数为每一个三角形的材质赋值，在OpenGL片元着色器中根据光源属性、材质属性以及几何关系，利用式，完成对入射截面上每一个像素反射率的计算，模型绘制完毕后，就构成了整个空间目标的反射率分布图。

8.根据权利要求7所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于：所述步骤（3）中平均反射率是将反射率分布图上每一个像素的反射率求和，并除以有效像素总数得到。

9.根据权利要求8所述的复杂空间目标光散射建模方法，其特征在于，所述步骤（4）中有效入射截面面积的计算公式如下：，其中有效像素总数为。