[发明专利]一种复杂目标对背景光辐射的二次散射计算方法

权利要求书

1.一种复杂目标对背景光辐射的二次散射计算方法，其特征在于，包括有以下步骤：

步骤一：建立目标模型：通过3dmax建立目标的3dmax模型，然后将建立的3dmax目标模型转换为MOD模型；MOD模型分为五部分组成，第一部分为模型格式识别信息、面元数和顶点数；第二部分为面元索引值、部件索引值、材质索引值、色彩索引值和顶点的索引值；第三部分为顶点索引和点的坐标值；第四部分为部件索引值和部件类型名称；第五部分为材质索引值和材质名称；

步骤二：输入目标的MOD模型信息：首先利用几何方法对模型进行自遮挡处理，然后针对自遮挡处理后的目标MOD模型中的所有面元，将面元之间的遮挡利用Z-BUFFER消隐算法处理，Z-BUFFER消隐算法通过将入射方向或散射方向为Z轴建立笛卡尔三维坐标系，把目标MOD模型投影到这个坐标系中，把投影后的目标MOD模型在XOY平面内划分为若干个像素，根据像素在坐标系中的位置信息，保存所有像素中未被其他像素遮挡的像素信息，最后通过保存的像素信息即可以得到目标MOD模型所有面元中每个面元未被遮挡的面元面积大小，如果面元被遮挡的面积小于一半则认为这个面元未被遮挡，否则认为面元被遮挡；最后在目标MOD模型中去除所有的遮挡面元，得到未被遮挡的目标MOD模型；

对未被遮挡的目标MOD模型面元进行二次散射计算；

步骤三：目标面元对之间二次散射初次判断：对未被遮挡的目标MOD模型所有面元遍历依次作为初始面元即面元1和剩余面元之间进行判断，如果可能发生二次散射，则这两个面元组成一个面元对，执行步骤四，进行坐标系转换，并计算这个面元对之间的二次散射，面元对包含面元1和面元2；如果未发生二次散射则重复执行步骤三，进行下一个面元对的二次散射初次判断；

步骤四：坐标系转换：要计算目标对入射光的二次散射，通过入射方向计算得到入射光照射到面元1上的镜像反射方向，以镜像反射方向为Z轴建立新坐标系，将该新坐标系定义为S坐标系，S坐标系仍然为笛卡尔三维坐标系，把面元对投影到S坐标系的XOY平面内；

步骤五：计算面元对之间的散射面积：在步骤四建立的S坐标系中，在X0Y平面内投影面元之间的位置关系有相交、分离和包含，保存面元线段之间所有的交点和互相包含的点，然后去除重复点，如果剩余的点的个数小于3，则证明不能形成闭合面积，即不能发生二次散射；否则对剩余各点找出Y值最小的点设为MinP，依次计算出其他各点相对于MinP的张角大小，根据张角大小对各点进行排序，最后对排好序的点进行多边形面积计算；

步骤六：计算并完成复杂目标的二次散射：根据双向反射分布函数BRDF求出面元1上的镜像反射亮度大小，通过辐亮度和辐照度之间的转换关系，得到面元2接收到的辐照度，然后根据步骤五求出的相交面积大小求出面元对上面元1和面元2的散射面积大小，最后根据面元2上的双向反射分布函数BRDF，对面元之间的二次散射进行计算，进而完成复杂目标的二次散射计算。

2.根据权利要求1所述的复杂目标对背景光辐射的二次散射计算方法，其特征在于，步骤四中所述的坐标系转换包括有以下步骤：

4.1设入射光的入射方向为则利用如下几何公式可求得入射光线方向在面元1上的镜像反射波方向

表示面元1的法线；

4.2以反射方向作为z₁轴，x₁o₁y₁平面与反射方向垂直，y₁轴取为舰船坐标系的z轴在x₁o₁z₁平面内的投影，舰船坐标系和S坐标系转换如下：

其中o₁x₁y₁z₁表示S坐标系，oxyz为舰船坐标系,其中θ为入射光入射方向在舰船坐标系上的入射角，为入射光入射方向在舰船坐标系上的方位角， 为S坐标系中x₁轴方向，为S坐标系的y₁轴方向，为S坐标系的z₁轴方向。