通過蒙特卡洛光線跟蹤算法,結(jié)合不同材料的雙向反射分布函數(shù)（BRDF）特性,對空間目標(biāo)的激光散射特性進行了計算與研究。研究以輻射度學(xué)基本理論為基礎(chǔ),輻射度學(xué)中輻照度、輻射亮度等物理量,雙向反射分布函數(shù),以及這些物理量之間的關(guān)系是本文算法的重要理論基礎(chǔ)。介紹了光線跟蹤算法的基本原理,討論了如何將光線跟蹤算法應(yīng)用于目標(biāo)光散射特性的計算中,利用光線跟蹤算法解決了目標(biāo)投影面積計算、入射和出射角度計算、光線遮擋判斷等問題。結(jié)合空間目標(biāo)光散射特性計算的需求,設(shè)計開發(fā)了本文所使用的光線跟蹤器,詳細介紹了跟蹤器的設(shè)計思路與工作原理。通過計算朗伯球的激光雷達散射截面（LRCS）并與理論值對比驗證了本文算法的正確性與計算的準(zhǔn)確性。計算分析了不同的光線數(shù)量以及目標(biāo)建模時不同的面元數(shù)量對平面、弧面等不同目標(biāo)計算結(jié)果精確性的影響。介紹了輻射度法和蒙特卡洛光線跟蹤法,用以求解多次散射中最核心的光傳輸方程問題。在一次散射的基礎(chǔ)上,選用蒙特卡洛光線跟蹤法解決了多次散射問題。對算法進行了優(yōu)化,將不同的表面材料進行分類,根據(jù)不同材料的BRDF特性劃分各材料計算多次散射的范圍以及二次散射光線的數(shù)量,提高了多次散射計算的效率與... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

逐層完善的光學(xué)模型

對于人眼感知來說，輻射亮度是最為直接的物理量，因此在目標(biāo)光散射特性成像中，我們將會計算圖像中每個像素的輻射亮度或者相對輻射亮度來作為成像的依據(jù)。圖2.2 輻射通量、輻照度和輻射度

輻照度 E-2W m輻射亮度 L-1 -2W sr m輻射強度 I1.2 輻射關(guān)系亮度是光線跟蹤算法中非常重要的一個物理量，本小節(jié)將討論輻射之間的關(guān)系。節(jié)中，用 L( x )表示沿著 方向離開 x 點的輻射亮度，用 L( x 向入射到 點的輻射亮度，如圖 2.3 所示。同樣的，若光線在 方一點x '相交，則用 L ( x x')表示從離開 點到達 點的輻射x')表示 點接收到的來自 點的輻射亮度。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3076552