[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

摘要

本发明提供了一种复杂目标对背景光辐射的二次散射计算方法，解决了复杂目标面元对之间二次散射的判断、面元对之间散射面积计算及复杂目标的二次散射计算的问题。其实现为：建立目标模型；输入所建目标的MOD模型信息并进行遮挡处理；对遮挡处理后的目标面元对间进行二次散射初次判断；转换坐标系并计算面元对间的散射面积；完成复杂目标的二次散射。本发明先找出可能发生二次散射的面元对，通过转换坐标将空间中的面元对投影到转换坐标系的XOY平面内，将三维问题转化为二维，简化了运算，降低了程序复杂性，通过得到的散射面积利用BRDF求得面元对间的二次散射亮度，及整个复杂目标对背景光辐射的二次散射亮度，用于海面、空间和地面复杂目标的精确检测。

主权项

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，像素的个数应该远大于模型的面元数，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：以太阳作为入射光为例，要计算目标对太阳的二次散射，通过太阳入射方向计算得到太阳光照射到面元1上的镜像散射方向，以镜像散射方向为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上的镜像散射亮度大小，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。