在執(zhí)行對空間目標(biāo)跟蹤,捕獲等空間任務(wù)時(shí),需要對空間場景中的各種目標(biāo)進(jìn)行成像觀測。但由于一些因素的限制,無法獲得空間目標(biāo)在各種姿態(tài)和光照條件下的實(shí)際成像結(jié)果,且開展此類實(shí)際實(shí)驗(yàn)成本太高;因此開展地基光學(xué)成像仿真模型與方法研究對于空間目標(biāo)成像觀測具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本課題將以地基光學(xué)仿真成像仿真觀測實(shí)驗(yàn)為背景,具有復(fù)雜表面的空間目標(biāo)為目標(biāo),深入研究和討論空間目標(biāo)的光學(xué)特性建模和成像仿真計(jì)算方法。論文的主要研究工作包括以下三個(gè)方面:（1）復(fù)雜表面空間目標(biāo)的幾何特性和光學(xué)特性建模,提出了針對復(fù)雜表面空間目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)建模方法,利用有限元分析軟件將模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并著重對微表面尺度較大的目標(biāo)部件利用分形幾何思想進(jìn)行進(jìn)一步幾何結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種方法能有效的表示出微表面尺寸較大的表面的特性;并針對空間目標(biāo)表面不同材質(zhì)提出了適合每種材質(zhì)特性的光學(xué)特性模型,且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其光學(xué)特性模型符合實(shí)際材質(zhì)在光線下的性質(zhì)。（2）仿真成像輻射特性解算,成像仿真主要目的是求出成像場景中相機(jī)像面每個(gè)像素點(diǎn)的像素值,論文中采用光線追蹤算法理論探討仿真成像計(jì)算方法,使用投影相機(jī)模型解決物像成像變換關(guān)系,并利用輻射... 

【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)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

OpenGL的圖形渲染管線

所構(gòu)建空間目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)模型只構(gòu)建目標(biāo)大概形貌及部件相對位置結(jié)構(gòu)，不需要數(shù)據(jù)精確且精細(xì)化的模型。在空間目標(biāo)結(jié)構(gòu)構(gòu)造中，要對參考目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，忽略目標(biāo)結(jié)構(gòu)中的細(xì)小部分和復(fù)雜的連接部分，使得最后目標(biāo)等效為相對簡單幾何形狀的組合。本論文空間目標(biāo)參考模型為嫦娥四號著陸器[23][24]，依照空間目標(biāo)構(gòu)件材質(zhì)的不同，在論文中將目標(biāo)整體主要分割為三個(gè)部分：著陸器主體、太陽能帆板和四個(gè)支撐腳，論文中空間目標(biāo)的尺寸為按照實(shí)際圖片比例模擬，沒有任何參考價(jià)值，僅模擬出與實(shí)際目標(biāo)相似的幾何形狀。其部件模型如圖2-1所示：圖2-1嫦娥四號著陸器模型為了構(gòu)建空間目標(biāo)整體幾何結(jié)構(gòu)，需要利用3Dmax軟件分別將目標(biāo)的每一

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-7-部分分別進(jìn)行幾何建模，之后再進(jìn)行拼接組裝，其具體示例如圖2-3所示：圖2-2空間目標(biāo)幾何模型具體尺寸圖2-3空間目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)模型經(jīng)過對空間目標(biāo)不同部件的幾何建模和組裝，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對空間目標(biāo)三維幾何結(jié)構(gòu)的重構(gòu)；由于每個(gè)組件幾何形狀差異較大，為了方便后續(xù)的目標(biāo)光學(xué)特性分析和成像仿真等工作，需要將目標(biāo)組件進(jìn)行三角面元劃分。三角面元劃分是對目標(biāo)三維幾何結(jié)構(gòu)中的表面進(jìn)行離散化處理，從曲線曲面模型中采樣得到目標(biāo)表面采樣點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)表面的三角網(wǎng)格化模型[25]。因此，在將每部分組件模型構(gòu)造完成后，需要利用3Dmax軟件導(dǎo)出其stl文件，此文件中三維模型可以被相對分散分布地三角形面片近似表示；對于三角形面片來說，它的組成主要包括：三角形3個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)和三角形面片的法矢量。stl文件的二進(jìn)制文件的組成是先編寫模型整體信息：文件起始儲存三維結(jié)構(gòu)名的頭文件占用80字節(jié)，4個(gè)字節(jié)的整數(shù)來描述模型的三角面片個(gè)數(shù)，之后依次編寫每個(gè)三角面元信息，并且每個(gè)面元的信息都是用固定字節(jié)數(shù)表示的。每個(gè)三角面片占用固定的50個(gè)字節(jié)，依次是3個(gè)4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)(角面片的法矢量)，3個(gè)4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)(1個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo))，3個(gè)4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)(2個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo))，3個(gè)4501050102070102030845°302

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3474914