航天技術(shù)的快速發(fā)展使得空間環(huán)境日益復(fù)雜,為了有效偵察與監(jiān)視未知或敵國空間目標(biāo),尤其是近程面目標(biāo),各類空間相機(jī)已先后被投入開發(fā)研制,然而相機(jī)產(chǎn)品出廠測試與鑒定需要大量測試圖像支持,由于實(shí)測圖像樣本數(shù)量有限且實(shí)驗(yàn)條件苛刻,基于計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行空間目標(biāo)場景特性仿真可以有效解決輸入圖像數(shù)據(jù)不足的問題。本課題基于光線追蹤的計(jì)算機(jī)圖形渲染方法,就近距離空間面目標(biāo)的可見光波段成像仿真技術(shù)展開研究,主要研究工作包含以下幾個(gè)方面:在空間目標(biāo)特性研究方面,提出了以目標(biāo)本體坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系的空間目標(biāo)相對位姿描述方法。分析了目標(biāo)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和幾何特性,對面元數(shù)量龐大的復(fù)雜模型提出了面元相似合并方法,使得面元數(shù)量降低50%以上,大大降低了運(yùn)算量。在目標(biāo)表面材質(zhì)特性表征方面,基于實(shí)測數(shù)據(jù)構(gòu)建了BRDF參數(shù)模型,解決了目標(biāo)特性仿真時(shí)物性參數(shù)難于確定的問題。在空間相機(jī)仿真模型構(gòu)建方面,提出了利用關(guān)于出射光方向與入射方向的函數(shù)來表示實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的辦法,將光學(xué)系統(tǒng)對成像效果的影響耦合到光線追蹤過程中,通過光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)與探測系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定實(shí)現(xiàn)了成像效果的模擬。同時(shí),根據(jù)能量傳輸與光電轉(zhuǎn)換原理,推導(dǎo)了路徑追蹤方式下像素灰度... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

文獻(xiàn)[38]仿真效果

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-研究中心進(jìn)行了星載相機(jī)成像仿真的相關(guān)研究[38]。利用光線追蹤技術(shù)，完成了初始圖像的獲取，再根據(jù)光傳輸MTF特性，對輸出圖像進(jìn)行后處理，得到了較好的仿真結(jié)果。其中背景畫面是使用了地球表面貼圖，并使用簡單的大氣傳輸MTF特性進(jìn)行快速處理后的結(jié)果。圖1-2文獻(xiàn)[38]仿真效果2013年，中國科學(xué)院大學(xué)工程管理與信息技術(shù)學(xué)院的學(xué)者提出了一種光線追蹤的空間目標(biāo)成像仿真方法[38]，結(jié)合星等能量的計(jì)算和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的退化處理，能夠仿真遠(yuǎn)距離星空背景下點(diǎn)目標(biāo)的跟蹤成像，但近距離的面目標(biāo)成像結(jié)果仍存在一些不足，例如二次反射能量的計(jì)算錯(cuò)誤，導(dǎo)致成像效果真實(shí)性較低。a)點(diǎn)目標(biāo)跟蹤成像b)面目標(biāo)成像圖1-3文獻(xiàn)[39]不同工作模式仿真效果2015年，上海宇航系統(tǒng)工程研究研究員所針對空間目標(biāo)的可見光散射特性成像仿真展開了一定研究，提出了一種散射面灰度值的計(jì)算方式，仿真了在太陽光下，各向異性的散射成像效果[40]。圖1-4文獻(xiàn)[40]散射特性仿真效果

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-研究中心進(jìn)行了星載相機(jī)成像仿真的相關(guān)研究[38]。利用光線追蹤技術(shù)，完成了初始圖像的獲取，再根據(jù)光傳輸MTF特性，對輸出圖像進(jìn)行后處理，得到了較好的仿真結(jié)果。其中背景畫面是使用了地球表面貼圖，并使用簡單的大氣傳輸MTF特性進(jìn)行快速處理后的結(jié)果。圖1-2文獻(xiàn)[38]仿真效果2013年，中國科學(xué)院大學(xué)工程管理與信息技術(shù)學(xué)院的學(xué)者提出了一種光線追蹤的空間目標(biāo)成像仿真方法[38]，結(jié)合星等能量的計(jì)算和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的退化處理，能夠仿真遠(yuǎn)距離星空背景下點(diǎn)目標(biāo)的跟蹤成像，但近距離的面目標(biāo)成像結(jié)果仍存在一些不足，例如二次反射能量的計(jì)算錯(cuò)誤，導(dǎo)致成像效果真實(shí)性較低。a)點(diǎn)目標(biāo)跟蹤成像b)面目標(biāo)成像圖1-3文獻(xiàn)[39]不同工作模式仿真效果2015年，上海宇航系統(tǒng)工程研究研究員所針對空間目標(biāo)的可見光散射特性成像仿真展開了一定研究，提出了一種散射面灰度值的計(jì)算方式，仿真了在太陽光下，各向異性的散射成像效果[40]。圖1-4文獻(xiàn)[40]散射特性仿真效果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于光傳遞矩陣表示與重構(gòu)的高效真實(shí)感繪制技術(shù)[D]. 霍宇馳.浙江大學(xué) 2017
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碩士論文
[1]基于物理模型的空間目標(biāo)場景成像仿真[D]. 郭彪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]我國航天產(chǎn)業(yè)國際競爭力研究[D]. 賈昕越.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]空間目標(biāo)紅外成像建模與仿真[D]. 王霄.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[4]空間目標(biāo)星載可見光相機(jī)成像仿真[D]. 許興星.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[5]基于蒙特卡洛光線跟蹤的空間相機(jī)成像效果仿真研究[D]. 胡晶.中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2013
[6]基于改GPU的物理學(xué)光線渲染在遙感場景中的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 李治.河南大學(xué) 2013
[7]CUDA光線跟蹤渲染器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 黃鑫.北京郵電大學(xué) 2012



本文編號：3372643