[发明专利]一种舰船尾迹红外仿真方法

说明书

本发明公开了一种舰船尾迹红外仿真方法，包括：步骤1：建立开尔文尾迹红外辐射模型；步骤2：建立热尾迹温度模型；步骤3：将理论模型渲染成总体海面尾迹红外图像。本发明运用GPU加速处理计算开尔文尾迹高度场及尾迹微面元法线，并制作成偏移纹理和法线纹理便于后续计算，解决了仿真中细节表现不足及仿真负担过大的问题；将开尔文尾迹及热尾迹自身辐射、天空辐射反射及太阳辐射反射相结合，在三维红外场景中实现了舰船尾迹的红外定量仿真。

技术领域

本发明属于虚拟现实仿真技术领域，涉及一种舰船尾迹红外仿真方法，特别涉及一种基于纹理的舰船尾迹红外仿真方法。

背景技术

红外场景仿真技术是以红外物理为理论基础，利用系统模型对实际的或设想的系统进行实验研究的一门综合性技术。通过红外场景仿真系统虚拟化各种时间、气象、地理环境等特定条件后生成相应条件下的仿真红外图像可以最大化各方面资源效能，灵活方便，特定的外界条件可以随意更改，动态化地呈现不同条件下的红外场景图像。红外场景仿真系统的三维渲染工作的真实感和实时性始终是该研究领域最为关注的两个方面。

对于海洋场景，红外系统是监测海面目标重要途径之一。舰船尾迹是在海面上移动的舰船最明显的特征，且尾迹中包含丰富的舰船信息。舰船尾迹的形态有几种特有特征表现，利用不同探测手段所探测到的舰船尾迹的特征也会有所不同。

舰船尾迹红外仿真方法函待克服的技术难题有三点：第一点，尾迹组成复杂，所以选择建立符合物理规律的舰船尾迹模型十分关键；第二点，红外探测器所接收到的红外辐射复杂，建立准确地尾迹红外辐射模型是仿真的重点；第三点，为了满足实时仿真的需求，选择仿真负担较小且仿真真实性较高的仿真方法是仿真的关键。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种基于纹理的舰船尾迹红外仿真方法，提高尾迹红外仿真中的高真实度和效率。

为解决上述技术问题，本发明的一种舰船尾迹红外仿真方法，包括以下步骤：

步骤1：建立开尔文尾迹红外辐射模型；

步骤2：建立热尾迹温度模型；

步骤3：将理论模型渲染成总体海面尾迹红外图像。

进一步的，步骤1中建立开尔文尾迹模型包括：

步骤1.1：建立平面网格，建立开尔文尾迹几何高度模型，利用GPU并行处理加速计算；

步骤1.2：建立开尔文尾迹偏移纹理及法线纹理，计算并渲染开尔文自身红外辐射仿真图，利用GPU并行处理加速计算；

步骤1.3：基于Cox-Munk模型生成开尔文尾迹微面元反射模型并计算尾迹对天空辐射和太阳辐射的反射。

进一步的，步骤2中建立热尾迹温度模型包括：

步骤2.1：建立因动力系统对海水搅动产生的热尾迹的模型；

步骤2.2：建立因动力系统的热排水产生的热尾流的模型。

进一步的，步骤1.1中开尔文尾迹几何高度模型具体为：

z_s(x,y)＝z₀(x+l,y)+z₁(x+l,y)+Cz₀(x-l,y)-Cz₁(x-l,y)

其中C为水的粘滞系数，且有：