多光谱飞行目标仿真系统研究

作     者：梁俊文 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王章野

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：飞行仿真 空中目标 可见光与红外波段 多光谱场景实时绘制 多分辨率地形纹理 红外背景生成 数据调度 

摘      要：虚拟仿真是目前计算机图形学应用研究的一个热点，利用目前最新发展的计算机图形学技术来逼真地模拟各种变化的动态场景，在军事和航天领域的模拟训练、武器系统设计和测试中起到了举足轻重的作用。而多光谱波段(包括可见光与红外等)的成像仿真则能弥补单一可见光成像仿真在夜间及云雾等恶劣天气条件下成像质量差的缺陷，为复合制导寻的系统的设计与演练提供了直观有效的新手段。本文主要是对多光谱波段下的飞行目标的仿真系统进行了研究。 本文第一章介绍了虚拟仿真和多光谱成像仿真及其意义;并对目前国内外的相关研究工作进行了概述;简述了本文的主要研究内容。 本文第二章讨论了空中目标的多光谱建模与实时绘制技术。首先介绍了目标的可见光几何建模;再重点讨论目标红外建模与绘制。由于现有的内热源辐射模型及蒙皮气动加热模型的计算复杂度比较高，无法进行快速绘制，因此我们提出了一个类似于关键帧动画原理的预计算的加速绘制方法，实现了内热源及蒙皮气动加热的红外动态效应的实时绘制并采用粒子系统实现了可见光及红外波段的尾焰建模与实时绘制。 多光谱背景的真实感快速生成是多光谱场景实时生成的重要部分。本文第三章首先讨论了基于天文星表的多光谱星空背景生成的方法及基于Vega模块的云背景的生成;然后介绍了采用纹理四叉树生成多分辨率地面纹理背景的方法;并提出了一种生成地面红外背景的新方法，首先采用一种基于热数据库分类的可见图像区域分割算法，然后对此算法中不利于用户指定或难以指定的区域例如玻璃、树木、路砖、马路等，采用一种智能剪刀算法进行便捷地区域分割混合，最后利用红外热模块的材质温度计算方法，从而生成出红外波段下的地面背景。 本文第四章介绍了整个仿真系统的建立。首先讨论了曳光弹的多光谱建模与绘制方法;然后介绍空中目标数据库的建立;再描述了地面背景数据的调度以及实时绘制的实现;最后介绍了多视点动态过程的记录与回放功能，这为用户的仿真分析提供了方便。 在论文的最后，作者对全文的研究工作进行了总结，并提出了进一步的研究方向和任务。