[发明专利]一种非朗伯面目标红外散射特性的并行计算方法

摘要

本发明公开了一种非朗伯面目标红外散射特性的并行计算方法，使模型表面由若干个三角形构成；选择五参数BRDF模型对目标表面材料进行光谱BRDF建模，根据目标坐标系建立面元坐标系，将入射、散射向量从目标坐标系中转换到面元坐标系中，获得某个面元对所有入射方向的背景辐亮度的散射。与现有的技术相比，本发明的有益效果是在有限地编程复杂度下极大地提高了计算速度，减少了计算时间，增强了在工程应用中的实用性。

主权项

一种非朗伯面目标红外散射特性的并行计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1：使用3DMAX软件完成目标的几何建模，并对模型表面进行三角形面元的剖分，使模型表面由若干个三角形构成；建模时选定目标坐标系，x轴指向头部，y轴指向侧面，z轴竖直向上，k_i，k_s分别为背景辐射亮度入射向量、散射向量，建模完成后对模型表面进行三角形面元的剖分，使模型表面由若干个三角形构成；步骤2：选择五参数BRDF模型对目标表面材料进行光谱BRDF建模，定义如下式中，k_b表示样片表面BRDF的相干散射分量，k_d表示非相散射干分量，θ_i，θ_s，分别为入射天顶角，散射天顶角和相对方位角，是样片表面小面元法线的分布函数，exp[b·(1‑cosγ)^a]是菲涅耳反射函数的近似描述，是遮蔽函数，k_b，k_d，k_r，a，b为待定参数：k_b和k_d分别反映相干和非相干散射分量的大小，与样片表面的粗糙度和反射率有关，k_r反映样片表面的斜率分布，与样片表面的粗糙度和纹理分布有关；a和b均反映样片表面的菲涅耳反射函数，与样片的折射率有关；步骤3：根据目标坐标系建立面元坐标系，其中，面元的法线方向定为面元坐标系的z轴，z轴与背景辐射亮度入射向量k_i叉乘获得y轴，y轴与z轴叉乘获得x轴，这样定义使得入射方位角恒为0°，散射方位角即为相对方位角，背景辐射亮度入射向量k_i、散射向量k_s与z轴的夹角为面元坐标系中入射天顶角、散射天顶角，将k_s投影到xoy平面绕x轴逆时针旋转的角度即为相对方位角；步骤4：将入射、散射向量从目标坐标系中转换到面元坐标系中，获得某个面元对所有入射方向的背景辐亮度的散射通过对波长积分，可获得该面元在λ₁～λ₂波段内的散射亮度：对所有的可见面元进行叠加，即可获得目标在方向的总的散射亮度：式中，(S_kcosθ′_s)为某面元在方向的投影面积；式中，是小面元的BRDF，θ′_s，θ′_i，分别为面元坐标系内的散射天顶角、入射天顶角、相对方位角，是方向入射的波长为λ的背景辐亮度,立体角