本文關(guān)鍵詞：海陸場(chǎng)景的紅外實(shí)時(shí)仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：紅外成像仿真在現(xiàn)代技術(shù)快速發(fā)展下的國(guó)防戰(zhàn)術(shù)演練、目標(biāo)探測(cè)識(shí)別及災(zāi)害救援及其他軍事民用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值�，F(xiàn)有的紅外仿真方法主要是針對(duì)空中或陸地目標(biāo)場(chǎng)景、或是針對(duì)單一海場(chǎng)景靜態(tài)目標(biāo)的,而對(duì)動(dòng)態(tài)海陸場(chǎng)景的建模及實(shí)時(shí)仿真則少有涉及。而在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的導(dǎo)彈制導(dǎo)仿真中,對(duì)大尺度不同地形種類(lèi)多光譜的可信度仿真有著迫切的需求。為此,本文在前人基礎(chǔ)上整合實(shí)現(xiàn)了一種針對(duì)海陸場(chǎng)景特點(diǎn)的紅外實(shí)時(shí)仿真方法,該方法包含了對(duì)陸地場(chǎng)景、海洋場(chǎng)景的紅外建模、目標(biāo)與環(huán)境的相互熱作用建模及整體仿真系統(tǒng)的優(yōu)化和實(shí)時(shí)加速繪制�；诩t外物理學(xué)理論和現(xiàn)有仿真成像研究模型,本文實(shí)現(xiàn)了一套適用于海洋和陸地場(chǎng)景的紅外仿真框架,將不同目標(biāo)的紅外仿真成像歸納并入統(tǒng)一成像過(guò)程中。對(duì)于陸地場(chǎng)景,采用了基于熱材質(zhì)物理屬性的表面紅外轉(zhuǎn)制生成計(jì)算模型；對(duì)于海洋場(chǎng)景,考慮環(huán)境因素,基于紅外自身輻射與反射計(jì)算模型,求解出海面背景的溫度場(chǎng)分布及零視距輻射；針對(duì)艦船這類(lèi)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的海面目標(biāo),提出了一個(gè)基于網(wǎng)格法思想的溫度場(chǎng)迭代求解模型,該方法在微分傳熱方程的基礎(chǔ)上,將艦船模型的傳熱問(wèn)題轉(zhuǎn)化為內(nèi)熱源傳熱求解及外表面的二維傳熱求解問(wèn)題,通過(guò)預(yù)計(jì)算獲取內(nèi)熱源對(duì)外表面各點(diǎn)的實(shí)際傳熱功率,再通過(guò)基于紋理的外表面熱平衡方程求解獲取其溫度場(chǎng)分布,進(jìn)而繪制出其紅外仿真圖形。本方法可在預(yù)計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過(guò)并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)艦船模型的實(shí)時(shí)紅外仿真。在此基礎(chǔ)上,建立并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)海陸場(chǎng)景紅外仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了海陸綜合場(chǎng)景的紅外仿真框架,系統(tǒng)支持用戶自定義的內(nèi)熱源場(chǎng)景設(shè)置和熱物理設(shè)置,具有良好的交互性和可擴(kuò)展性,同時(shí)采用GPU加速技術(shù)對(duì)求解過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模海陸紅外場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真及虛擬漫游。在論文最后,作者對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié),并指出了進(jìn)一步研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：紅外仿真成像 海陸場(chǎng)景 紅外建模 實(shí)時(shí)繪制 網(wǎng)格法溫度場(chǎng)迭代求解 內(nèi)熱源交互設(shè)置 GPU加速
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.9;TN219
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-22
• 1.1 引言15
• 1.2 課題背景和意義15-17
• 1.3 相關(guān)工作17-19
• 1.4 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容19-20
• 1.5 本文組織結(jié)構(gòu)20-22
• 第2章 紅外成像仿真基礎(chǔ)理論和計(jì)算模型22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 紅外成像過(guò)程基礎(chǔ)理論22-34
• 2.2.1 物理過(guò)程22-23
• 2.2.2 紅外物理基本概念與定義23-24
• 2.2.3 紅外物理基本過(guò)程與定理24-27
• 2.2.3.1 黑體與黑體輻射24-25
• 2.2.3.2 普朗克黑體輻射定律25
• 2.2.3.3 維恩位移定律25-26
• 2.2.3.4 斯特潘-玻爾茲曼定律26
• 2.2.3.5 傅里葉定律26
• 2.2.3.6 物體表面對(duì)外部輻射的反射、吸收與透射26-27
• 2.2.4 零視距輻射計(jì)算27-28
• 2.2.4.1 自身輻射27
• 2.2.4.2 反射輻射27-28
• 2.2.5 大氣傳輸28-30
• 2.2.6 設(shè)備成像變換30-34
• 2.2.6.1 噪聲效應(yīng)30-31
• 2.2.6.2 漸暈效應(yīng)31-32
• 2.2.6.3 模糊效應(yīng)32-33
• 2.2.6.4 信號(hào)-灰度轉(zhuǎn)換33-34
• 2.3 熱計(jì)算的外部影響因素計(jì)算方法34-39
• 2.3.1 氣溫34-35
• 2.3.2 相對(duì)濕度35
• 2.3.3 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度35-37
• 2.3.4 大氣輻射強(qiáng)度37
• 2.3.5 外部影響因素的程序?qū)崿F(xiàn)37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于材質(zhì)模型的陸地場(chǎng)景紅外仿真40-58
• 3.1 引言40
• 3.2 地形表示方法40-43
• 3.2.1 高度圖40-41
• 3.2.2 地形模型優(yōu)化方法41-43
• 3.3 基于材質(zhì)的熱計(jì)算模型43-50
• 3.3.1 熱平衡方程43-45
• 3.3.2 基于材質(zhì)的計(jì)算模型45-46
• 3.3.3 單一表面的熱計(jì)算46
• 3.3.4 紅外材質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)46-48
• 3.3.5 多層表面的熱計(jì)算48-49
• 3.3.6 植被的熱計(jì)算49-50
• 3.3.7 人的紅外模擬50
• 3.4 基于材質(zhì)的熱計(jì)算模型在陸地場(chǎng)景紅外仿真中的應(yīng)用50-57
• 3.4.1 基于材質(zhì)的熱計(jì)算模型的程序?qū)崿F(xiàn)51-55
• 3.4.2 基于材質(zhì)的熱計(jì)算模型的地形紅外仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第4章 海面場(chǎng)景的紅外仿真繪制58-89
• 4.1 引言58
• 4.2 海洋表面波形仿真58-61
• 4.2.1 基于構(gòu)造法的簡(jiǎn)單海面波形生成方法58-59
• 4.2.1.1 線性波59
• 4.2.1.2 Gerstner模型59
• 4.2.2 基于海浪譜的海面波形生成方法59-60
• 4.2.3 基于Phillips譜的海面波形生成方法60-61
• 4.3 海面紅外仿真模型61-67
• 4.3.1 海面溫度與環(huán)境因素計(jì)算61-66
• 4.3.1.1 海面溫度的計(jì)算61-63
• 4.3.1.2 太陽(yáng)輻射與天空輻射的計(jì)算63
• 4.3.1.3 海面物體輻射的計(jì)算63-66
• 4.3.2 海面的零視距紅外輻射計(jì)算66-67
• 4.4 海面紅外仿真細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)67-68
• 4.4.1 艦船艏浪的實(shí)現(xiàn)67
• 4.4.2 艦船船行波與艉浪的實(shí)現(xiàn)67-68
• 4.5 海面紅外仿真的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)68-71
• 4.5.1 海面紅外仿真的程序?qū)崿F(xiàn)68-70
• 4.5.2 海面紅外仿真的實(shí)現(xiàn)結(jié)果70-71
• 4.6 含內(nèi)熱源的艦船紅外仿真精細(xì)建模71-88
• 4.6.1 基于網(wǎng)格的紅外仿真計(jì)算方法71-74
• 4.6.2 基于主要傳熱面的艦船溫度計(jì)算模型構(gòu)建74-78
• 4.6.3 基于主要傳熱面的艦船溫度計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)78-83
• 4.6.3.1 實(shí)時(shí)仿真的外表面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)78-79
• 4.6.3.2 內(nèi)熱源影響的預(yù)計(jì)算79-82
• 4.6.3.3 實(shí)時(shí)仿真的網(wǎng)格溫度場(chǎng)分布迭代求解82-83
• 4.6.4 基于DirectCompute的GPU并行加速83
• 4.6.5 基于內(nèi)熱源的艦船紅外仿真模型程序?qū)崿F(xiàn)83-88
• 4.7 本章小結(jié)88-89
• 第5章 海陸紅外綜合仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)89-110
• 5.1 引言89
• 5.2 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架89-98
• 5.2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具89-91
• 5.2.2 系統(tǒng)框架與模塊設(shè)計(jì)91-98
• 5.2.2.1 地形92-95
• 5.2.2.2 海面95-96
• 5.2.2.3 艦船96-98
• 5.3 海陸紅外綜合仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)果98-109
• 5.3.1 系統(tǒng)仿真環(huán)境98
• 5.3.2 海陸場(chǎng)景紅外仿真結(jié)果98-104
• 5.3.2.1 場(chǎng)景設(shè)置與內(nèi)熱源計(jì)算模型設(shè)置98-100
• 5.3.2.2 海陸場(chǎng)景紅外圖像仿真結(jié)果100-104
• 5.3.3 仿真性能分析104-109
• 5.3.3.1 初始化步驟性能分析104-105
• 5.3.3.2 艦船內(nèi)熱源預(yù)計(jì)算性能分析105-107
• 5.3.3.3 多層表面熱計(jì)算模型性能分析107-108
• 5.3.3.4 艦船表面熱計(jì)算模型性能分析108-109
• 5.4 本章小結(jié)109-110
• 第6章 總結(jié)與展望110-112
• 6.1 本文工作總結(jié)110-111
• 6.2 未來(lái)工作展望111-112
• 參考文獻(xiàn)112-115
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果115-116
• 致謝116

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：262924