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多光谱飞行目标仿真系统研究

作　者: 梁俊文
导　师: 王章野
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用
关键词: 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
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 293次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-18
  1.1.虚拟仿真  8-9
  1.2.多光谱成像仿真  9-11
  1.3.国内外现状  11-17
  1.4.本文的工作  17-18
第二章 典型空中目标的多光谱建模与实时绘制  18-34
  2.1.引言  18-20
  2.2.空中目标的可见光建模  20-21
  2.3.空中目标的红外建模  21-27
    2.3.1.基于内热源的目标红外仿真模型  22-24
    2.3.2.飞行目标的气动加热红外仿真模型  24-25
    2.3.3.基于关键帧的预计算加速绘制算法  25-27
      2.3.3.1.关键帧动画  25-27
      2.3.3.2.基于关键帧的预计算加速算法  27
  2.4.空中目标的多光谱尾焰建模  27-29
  2.5.绘制结果  29-33
  2.6.小结  33-34
第三章 空中场景背景的多光谱建模  34-56
  3.1.引言  34-35
  3.2.天空背景的多光谱建模  35-39
    3.2.1.星空背景的多光谱建模  35-37
      3.2.1.1.星空背景的可见光建模  35-36
      3.2.1.2.星空背景的红外建模  36-37
    3.2.2.云背景的多光谱建模  37-38
    3.2.3.绘制结果  38-39
  3.3.地面背景的多光谱建模  39-55
    3.3.1.地面背景的可见光建模  39-42
      3.3.1.1.纹理四叉树  40-41
      3.3.1.2.纹理四叉树结点的选取  41-42
      3.3.1.3.绘制结果  42
    3.3.2.地面背景的红外建模  42-55
      3.3.2.1.智能剪刀  45-50
      3.3.2.2.基于智能剪刀的图像红外生成  50-51
      3.3.2.3.绘制及结果讨论  51-55
  3.4.小结  55-56
第四章 飞行目标仿真平台的建立  56-67
  4.1.引言  56
  4.2.红外曳光弹的建模  56-59
    4.2.1.红外曳光弹简介  56-57
    4.2.2.红外曳光弹的建模  57-58
    4.2.3.绘制结果  58-59
  4.3.空中目标数据库的建立  59-60
    4.3.1.飞机目标  59
    4.3.2.导弹目标  59-60
  4.4.地面背景的实时绘制  60-65
    4.4.1.数据压缩  60-62
    4.4.2.纹理调度  62-63
    4.4.3.实时装载  63-64
    4.4.4.绘制结果  64-65
  4.5.仿真录像与回放功能  65-66
  4.6.小结  66-67
第五章 总结和展望  67-69
  5.1.本文工作的总结  67
  5.2.未来工作的展望  67-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间完成发表的论文  74-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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