【摘要】：在進(jìn)入21世紀(jì)之際,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到海洋對(duì)人們生活的重要性。近年來(lái),海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋自然環(huán)境保護(hù)以及海洋軍事應(yīng)用等方面的研究越來(lái)越引起人們的關(guān)注。光探測(cè)作為水下資源探測(cè)及環(huán)境保護(hù)的重要手段,主要包含水下探照及其三維視景的仿真,水下光場(chǎng)仿真及可見(jiàn)光探測(cè)的算法研究已經(jīng)成為水下視覺(jué)和水下圖像處理所關(guān)注的熱點(diǎn)。本文基于輻射傳輸未知情況下的水下光場(chǎng)實(shí)時(shí)仿真問(wèn)題,僅依靠視域內(nèi)相鄰光線間的采樣信息,在確定領(lǐng)域內(nèi)水下光場(chǎng)的光照渲染問(wèn)題上,結(jié)合光輻射傳輸理論,但其受到海洋洋流、溫鹽密特性因素的影響具有漂移特性,因此采用了非線性不確定性系統(tǒng)最優(yōu)估計(jì)理論,結(jié)合海洋波動(dòng)理論,對(duì)光輻射傳輸未知條件下采樣光場(chǎng)仿真算法進(jìn)行一系列的研究。針對(duì)海洋水下光學(xué)的研究,首先需要分析水下光場(chǎng)的理論基礎(chǔ),了解水下光學(xué)的特性,然后引入光線的輻射傳播理論,建立光場(chǎng)的Monte-Carlo輻射傳播方程,通過(guò)利用光子在水下的輻射傳播信息,對(duì)光場(chǎng)的輻射傳輸算法做建模仿真。其次,海洋波動(dòng)光場(chǎng)的精確建模不能拋棄海水溫鹽密特性的約束,不能轉(zhuǎn)化為無(wú)漂系統(tǒng),因此需要對(duì)波動(dòng)光場(chǎng)的位置進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)Stokes理論,建立風(fēng)海波模型,結(jié)合實(shí)測(cè)海洋折射率數(shù)據(jù),依據(jù)插值法,采用最小二乘法進(jìn)行擬合,得到一個(gè)含有多參數(shù)的海水折射率模型,然后引入熵權(quán)分析法,建立一個(gè)水下光場(chǎng)衰減考評(píng)體系,以實(shí)現(xiàn)水下二三維光場(chǎng)的可視化仿真,對(duì)空間位置進(jìn)行估計(jì)。最后,由于洋流表現(xiàn)出多種不確定性,如定常已知、定常未知、時(shí)變已知、時(shí)變未知、大小變化、方向變化。因此結(jié)合輻射傳輸仿真方法及海洋動(dòng)力學(xué)方程,借鑒非線性不確定理論、最優(yōu)化理論、系統(tǒng)定性仿真理論和自適應(yīng)參數(shù)估計(jì),通過(guò)理論與仿真分析,對(duì)參數(shù)不確定,不同特性洋流估計(jì)進(jìn)行研究,研究流動(dòng)光場(chǎng)輻射計(jì)算的魯棒性和定位精度,以實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)中的光學(xué)圖形繪制的可視化。
[Abstract]:At the time of twenty-first Century, with the development of social economy, people are becoming more and more aware of the importance of ocean to people's life. In recent years, the research of marine resources development, marine natural environment protection and marine military application has attracted more and more attention. Light detection is an important means of underwater exploration and environmental protection. In this paper, underwater optical field simulation and the algorithm for visible light detection have become the focus of underwater vision and underwater image processing. This paper is based on the real-time simulation of underwater light field under the unknown radiation transmission, and is determined only by the sampling information between adjacent light in the field of view. In the field of underwater light field, the light radiation propagation theory is combined with the theory of light radiation transmission, but it has the drift characteristic influenced by the ocean ocean current and the temperature and salt density factors. Therefore, the optimal estimation theory of nonlinear uncertain system is adopted, and the simulation algorithm of the sampling light field simulation under the unknown condition of the radiating transmission is carried out in combination with the ocean wave theory. A series of studies. For the study of underwater optics, first of all, we need to analyze the theoretical basis of the underwater optical field, understand the characteristics of underwater optics, and then introduce the theory of radiation propagation of light, establish the Monte-Carlo radiation propagation equation of the light field, and build the radiation transmission algorithm of the light field by using the information of the photon in the underwater radiating propagation. Model simulation. Secondly, the precise modeling of the ocean wave field can not abandon the constraints of the temperature and salt characteristics of the sea water, and can not be transformed into a non drift system. Therefore, the position of the wave field is estimated. According to the Stokes theory, the wind sea wave model is established, and the measured data of the ocean refraction are combined, and the least square method is used to fit the model by the interpolation method. To a model of sea water refraction with multiple parameters, then an entropy weight analysis method is introduced to establish an underwater optical field attenuation evaluation system, in order to realize the visualization simulation of the underwater two three-dimensional light field and estimate the space position. Finally, because the ocean current shows a variety of uncertainties, such as the constant known, the constant unknown, the time variation known and the time variable unknown, According to the simulation method of radiation transmission and the equation of the ocean dynamics, we use the nonlinear uncertainty theory, the optimization theory, the system qualitative simulation theory and the adaptive parameter estimation. Through the theory and simulation analysis, the parameter uncertainty and the different special ocean current estimation are studied, and the calculation of the flow field radiation calculation is studied. The robustness and positioning accuracy of the proposed method can realize the visualization of optical graphics drawing in the flow field.
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P714

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本文編號(hào)：2175232