通過(guò)蒙特卡洛光線(xiàn)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(duì)空間目標(biāo)的激光散射特性進(jìn)行了計(jì)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(xiàn)跟蹤算法的基本原理,討論了如何將光線(xiàn)跟蹤算法應(yīng)用于目標(biāo)光散射特性的計(jì)算中,利用光線(xiàn)跟蹤算法解決了目標(biāo)投影面積計(jì)算、入射和出射角度計(jì)算、光線(xiàn)遮擋判斷等問(wèn)題。結(jié)合空間目標(biāo)光散射特性計(jì)算的需求,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了本文所使用的光線(xiàn)跟蹤器,詳細(xì)介紹了跟蹤器的設(shè)計(jì)思路與工作原理。通過(guò)計(jì)算朗伯球的激光雷達(dá)散射截面（LRCS）并與理論值對(duì)比驗(yàn)證了本文算法的正確性與計(jì)算的準(zhǔn)確性。計(jì)算分析了不同的光線(xiàn)數(shù)量以及目標(biāo)建模時(shí)不同的面元數(shù)量對(duì)平面、弧面等不同目標(biāo)計(jì)算結(jié)果精確性的影響。介紹了輻射度法和蒙特卡洛光線(xiàn)跟蹤法,用以求解多次散射中最核心的光傳輸方程問(wèn)題。在一次散射的基礎(chǔ)上,選用蒙特卡洛光線(xiàn)跟蹤法解決了多次散射問(wèn)題。對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化,將不同的表面材料進(jìn)行分類(lèi),根據(jù)不同材料的BRDF特性劃分各材料計(jì)算多次散射的范圍以及二次散射光線(xiàn)的數(shù)量,提高了多次散射計(jì)算的效率與... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

逐層完善的光學(xué)模型

對(duì)于人眼感知來(lái)說(shuō)，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(huì)計(jì)算圖像中每個(gè)像素的輻射亮度或者相對(duì)輻射亮度來(lái)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(qiáng)度 I1.2 輻射關(guān)系亮度是光線(xiàn)跟蹤算法中非常重要的一個(gè)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(kāi) x 點(diǎn)的輻射亮度，用 L( x 向入射到 點(diǎn)的輻射亮度，如圖 2.3 所示。同樣的，若光線(xiàn)在 方一點(diǎn)x '相交，則用 L ( x x')表示從離開(kāi) 點(diǎn)到達(dá) 點(diǎn)的輻射x')表示 點(diǎn)接收到的來(lái)自 點(diǎn)的輻射亮度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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