CN109658496A - 一种飞机红外纹理图像生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机红外纹理图像生成方法，首先建立飞机蒙皮三维模型，获取飞机蒙皮温度场数据，生成三维温度模型，然后导出三维白板模型，并对三维白板模型进行贴图处理，生成彩色编码模型，将三维温度模型和彩色编码模型进行截图对比，将对应位置点的温度数据填入彩色编码表中，获取飞机温度纹理图像；获取飞机的光学特征数据，并将所述光学特征数据添加到所述飞机温度纹理图像上，生成飞机红外纹理图像。本发明利用彩色编码表逐点进行温度提取，由于虚拟相机的位置、方向是可调的，彩色编码表的大小、精度也是可调的，因此，在进行温度提取的过程中可以满足不同的精度需求，当参数设置合适，得到的结果将十分精确。

Description

一种飞机红外纹理图像生成方法

技术领域

本发明属于图像处理和仿真技术领域，具体涉及一种飞机红外纹理图像生成方法。

背景技术

红外制导技术的发展促进了红外隐身飞机的发展。采用一些有效措施削弱或抑制飞机的红外辐射能量，使得攻击导弹只能在尽可能短的距离内探测到飞机，从而导致导弹在短距离内难以攻击飞机，降低命中概率，便可以实现所谓的飞机红外隐身，提高了红外对抗中的生存能力。

目前针对飞机红外辐射特征的研究主要有两种比较经典的方法，一是通过试飞获得真实环境下的飞行数据与理论数据进行对比的试验，二是利用计算机对飞机进行理论或者工程模拟仿真。飞机进行试飞的这种方法，虽然可以得到真实飞机红外辐射特性，但是需要消耗的人力成本、时间成本和资源成本是非常巨大的，另外这种方法依赖于天气、地理位置等因素。利用计算机对飞机进行红外模拟仿真克服了上面的不足，同样可以得到可靠的红外辐射特性。飞机的红外辐射主要来源于飞机蒙皮的气动加热和发动机的排气系统。其中，飞机蒙皮主要红外辐射是波段，是现代红外搜索跟踪系统和红外制导导弹的主要探测和打击目标。飞机蒙皮的红外辐射主要来源于飞机表面蒙皮和空气接触产生的热量，所以飞行的气动参数的获取尤为重要。

在早期人们对于飞机气动参数的获得只能利用已有的经验公式，虽然可以解决部分问题，但是对于经验的依赖性较大，且受到很大的限制和需要消耗大量的时间。目前，飞机气动参数相关研究主要通过风动实验、数值仿真和飞行试验这三种方法。这三种方法互相验证、相互支撑、缺一不可。由于飞行试验需要高昂的成本和拥有巨大的风险，各种航天航空飞行器中涉及的气动问题和热问题，主要依靠风洞实验和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)数值模拟获得。当前主要采用的是风洞实验来进行飞行器气动设计，但是风洞实验可以模拟的气动参数范围有限，很难完全模拟真实的飞行状态。伴随着CFD的发展和应用，CFD可以计算真实飞行参数下的气动数据，还可以进行数值模拟飞行。因此本文使用CFD来计算飞机蒙皮的三维温度场。

飞机蒙皮的红外纹理包括温度特性和光学属性，但是CFD计算出的温度场数据仅能代表其热特性。在进行飞机蒙皮的三维红外仿真时，直接利用三维温度数据，没有包含飞机蒙皮光学属性，不能体现飞机不同部位的光学属性，且很难对仿真结果修正。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种飞机红外纹理图像生成方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供一种飞机红外纹理图像生成方法包括如下步骤：

步骤1：建立飞机蒙皮三维模型，对所述飞机蒙皮三维模型进行处理生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据；

步骤2：根据所述飞机蒙皮温度场数据生成三维温度模型；

步骤3：从所述飞机蒙皮三维模型中导出三维白板模型，利用彩色编码表对所述三维白板模型进行贴图处理，生成彩色编码模型；

步骤4：将所述三维温度模型和所述彩色编码模型进行截图对比，将对应位置点的温度数据填入所述彩色编码表中，获取飞机温度纹理图像；

步骤5：获取飞机的光学特征数据，并将所述光学特征数据添加到所述飞机温度纹理图像上，生成飞机红外纹理图像。

在一个具体的实施例中，所述步骤1包括：

步骤11：利用3D max建立飞机蒙皮三维模型，并对所述飞机蒙皮三维模型进行非结构网格划分；

步骤12：对所述飞机蒙皮三维模型进行参数设置，所述参数设置包括基础信息设置、模型设置、材料设置、边界条件设置、操作压力设置、求解参数和初始条件设置；

步骤13：利用FLUENT软件对所述飞机蒙皮三维模型进行计算，生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据。

在一个具体的实施例中，所述步骤2包括：

建立所述飞机蒙皮温度场数据和灰度值之间的映射关系，根据所述映射关系对所述飞机蒙皮三维模型进行渲染处理，生成所述三维温度模型。

在一个具体的实施例中，所述步骤3包括：

步骤31：利用ofusion软件从所述飞机蒙皮三维模型中导出所述三维白板模型；

步骤32：建立所述彩色编码表，并根据所述彩色编码表对所述三维白板模型的表面进行贴图处理，生成所述彩色编码模型，使得所述彩色编码表中每一颜色的位置与飞机三维模型表面上每一个点的位置形成对应关系。

在一个具体的实施例中，所述步骤32中，建立所述彩色编码表，包括：

步骤321：建立二维彩色编码图像，所述二维彩色编码图像的每一个点的像素值不同；

步骤322：根据所述二维彩色编码图像的像素点建立所述彩色编码表，所述彩色编码表中包括每一个点的像素值和位置坐标。

在一个具体的实施例中，所述步骤4包括：

步骤41：分别对所述三维温度模型和所述彩色编码模型从同一方向和同一角度进行截图，保存截取的二维温度图像和二维编码图像；

步骤42：将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行一一对应，将所述二维温度图像中的温度数据根据对应关系填入所述彩色编码表中，获取所述飞机温度纹理。

在一个具体的实施例中，所述步骤42包括：

将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行逐个位置坐标对比，若位置坐标相同，则将所述二维温度图像对应的温度信息投射到所述二维编码图像上；

将所述二维编码图像和所述彩色编码表进行逐个像素对比，若像素值相等，则将所述二维编码图像上投射的温度信息填写到所述彩色编码表上以获取所述飞机温度纹理。

在一个具体的实施例中，所述步骤4还包括：

判断所述彩色编码表上是否存在坏点，若存在，则对所述坏点进行模糊处理。

在一个具体的实施例中，所述模糊处理具体为：

利用冒泡排序法，获取距离所述坏点最近的8个像素点；

获取所述8个像素点的温度数据，并计算温度平均值；

将所述温度平均值记为所述坏点的温度数据。

在一个具体的实施例中，所述步骤5中获取飞机的光学特征数据，包括：

步骤51：根据所述飞机温度纹理进行材质分割；

步骤52：对不同材质区域设定对应的光学特征数据。

在一个具体的实施例中，所述飞机蒙皮温度场数据包括模型的顶点数、索引数及顶点信息、温度信息和索引信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明创造性地提出利用FLUENT计算飞机蒙皮温度并利用彩色编码表提取温度信息最终生成飞机红外纹理的技术思想，该技术思想利用彩色编码的原理，对三维温度进行处理，生成红外纹理的温度通道，并可以体现飞机不同部位的光学属性，且方便对辐射结果进行修正，提高仿真精度，解决了现有技术中，温度场数据只能依附于飞机三维模型存在，且无法进行修正的技术问题。

2、本发明获取飞机蒙皮表面的温度场数据，并利用彩色编码表逐点进行温度提取，由于虚拟相机的位置、方向是可调的，彩色编码表的大小、精度也是可调的，因此，在进行温度提取的过程中可以满足不同的精度需求，当参数设置合适，得到的结果将十分精确。

3、本发明提出的一种飞机红外纹理图像生成方法，预先获取飞机蒙皮各部分的光学属性信息，并将该些光学属性信息和飞机蒙皮的温度信息一同输入渲染流程，生成的红外纹理图像携带有光学属性，与实际飞机蒙皮效果更加接近，仿真精度更高。

附图说明

图1为本发明提供的飞机红外纹理图像生成方法的流程图；

图2为本发明提供的飞机红外纹理图像的数据组织图。

具体实施方式

在本发明实施例仅是为了便于对本发明的技术方案进行解释说明，本技术方案并不限于本发明实施例所提供的内容，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，图1为本发明提供的飞机红外纹理图像生成方法的流程图；本发明提供的图像生成方法是针对隐形飞机而专门设计的能够携带有光学属性的仿真图像处理方法，本发明方法中的飞机蒙皮三维模型及其他相关模型均为隐形飞机模型。本发明实施例提供的飞机红外纹理图像生成方法包括如下步骤：

步骤1：建立飞机蒙皮三维模型，对所述飞机蒙皮三维模型进行处理生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据；

具体的包括步骤11：利用3D max建立飞机蒙皮三维模型，并对所述飞机蒙皮三维模型进行非结构网格划分；

步骤12：对所述飞机蒙皮三维模型进行参数设置，所述参数设置包括基础信息设置、模型设置、材料设置、边界条件设置、操作压力设置、求解参数和初始条件设置；

步骤13：利用FLUENT软件对所述飞机蒙皮三维模型进行计算，生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据。

其中，使用3D max对隐身飞机进行建模，模型的尺寸为：长度18.92米、翼展13.56米、高度5.08米。将飞机模型导入ICEM中进行网格划分，如图1所示。

利用计算机把计算域网格化，从寻找计算域到利用数值计算的方法划分网格，这个过程就是网格划分，生成网格的质量对于数值计算的结果影响很大，有时甚至能够产生决定性的影响。网格主要分为两种，第一种为结构网格，另外一种为非结构网格。结构网格可以用一条固定的规则来命名，以一个二维网格为例，i、j为网格节点的编号方向，因此网格所在的节点可以用i、j来编号表示，例如某一小圆所在的节点可以表示为i5j4。和结构网格对于节点的命名不同，非结构网格的节点呈现无规则的变化不能用结构网格命名方法来命名，但非结构网格对于几何模型的适应性好，可以很好的对模型的复杂区域进行网格划分，由于飞机模型非常复杂和不规则，因此本发明采用非结构网格对其进行网格划分，为飞机蒙皮非结构网格划分示意图。

进一步地，对建立好的飞机蒙皮三维模型设置参数，参数的设置包括基础信息设置、模型设置、材料设置、边界条件设置、操作压力设置、求解参数和初始条件设置；具体的：

基础信息设置：包括设定飞行环境为高度1km，飞行速度为0.9Ma，基于飞行环境为空气，因此设为可压缩流体性质，求解器类型选择密度算法，速度方程选择绝对速度，时间类型选择稳态。

模型设置：飞机在高空飞行，空气的湍流效应必须考虑，本发明选择S-A(Spalart-Allmaras)模型，公式为：

为模型的求解变量，代表近壁(粘性影响)区域以外的湍流运动粘性系数，G_ν为湍流粘性产生项，μ为粘力系数，Y_ν为由于壁面阻挡与粘性阻尼引起的湍流粘性的减少量，和C_b2为常数，ν代表分子运动粘性系数。

粘力系数可用以下公式计算：

式中，f_ν1为粘性阻尼函数，定义为：并且湍流粘性产生项G_ν，可以求解为：

式中，而f_ν2＝1-χ/(1+χf_ν1)。其中，C_b1和k固定值，d求解点到壁面的垂直距离，Ω_ij定义为：

应变率的取值和该区域湍流运动有关，在FLUENT对层流的模拟计算时，S可以表示为：

S＝|Ω_ij|+C_prod min(0,|S_ij|-|Ω_ij|) (5)

式中，C_prod＝2.0，平均应变率S_ij表示为：

湍流粘性系数减少项Y_ν表示为：

(7)式中，f_w、g和r三个变量，如公式(8)、(9)和(10)所示。

g＝r+C_w2(r⁶-r) (9)

式中，C_w1，C_w2，C_w3为固定值，在上式中，平均应变率S对其有影响，所以用计算出来的r也同样受到影响。

利用Spalart-Allmaras湍流模型进行数值求解时，其中的有些参数在FLUENT中的默认值为：C_b1＝0.1335，C_b2＝0.622，，C_ν1＝7.1，C_w2＝0.3，C_w3＝2.0，k＝0.41。

材料设置：本发明中，飞机模型的外部环境的流体对象为空气，可以直接使用默认的物理参数，在三维模型建立过程中，默认为理想气体，使用理想气体的状态方程，可以很好地模拟流体的压缩性。

边界条件设置：本发明的模型为隐身飞机，飞行高度为1km，飞行速度为0.9Ma，攻角为0°。

飞机在高空高速飞行时，飞机蒙皮和空气作用后对应温度为：

式中，T_s为蒙皮的温度，T₁为飞机附近气体的温度，M_a为飞机的马赫数，k为比热比。

操作压力设置：绝对压力等于表压和操作压力之和，本发明中，为使绝对压力和表压相等，设置操作压力为0。

求解参数和初始条件设置：本发明基于压力的求解方法中对应的方程有显式和隐式，本发明选择隐式方程，流量类型选择默认Roe-Type格式，插值算法选择格林-高斯方法，该方法基于节点计算精度高，具有使伪扩散达到最小的特点；流量和修正湍流黏度均选择二阶迎风格式。

在上述参数设置完成后，使用FLUENT计算飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据。能够看出飞机的局部高温主要出现在机头、机舱、机翼前缘等迎风位置，对于背风位置温度较低。

步骤2：根据所述飞机蒙皮温度场数据生成三维温度模型；包括，建立所述飞机蒙皮温度场数据和灰度值之间的映射关系，根据所述映射关系对所述飞机蒙皮三维模型进行渲染处理，生成所述三维温度模型。

具体的，在飞机飞行高度为1Km，飞行速度为0.9Ma的条件下，FLUENT计算得到飞机蒙皮温度场数据为.dat格式，该温度场数据对数据进行区域划分，每个区域的数据提供了该区域内，模型的顶点数、索引数及顶点信息、温度信息和索引信息，本发明根据该些数据，自动生成三维网格模型，为后面应用做准备。

为了温度以灰度图的形式显示，需要对三维温度场数据进行量化处理，通过线性关系将温度场区间转化到对应的灰度区间，具体步骤为：第一步确定灰度区间对应的上下限，本发明使用256个灰度级；第二步确定温度的最小值和最大值；第三步计算灰度和温度的对应区间；最后计算温度对应的灰度值。通过以上的分析可以建立起温度值和灰度值的映射关系，顶点的温度对应的灰度值为：

式中，G表示温度对应的灰度值，T表示顶点的温度值，T_max为温度最大值，T_min为温度的最小值，G_min＝0表示在灰度区间的最小值，G_max＝255表示在灰度区间的最大值。对应于上面的温度场数据，温度的范围取值为，T_max＝320k，T_min＝260k。

根据温度值和灰度值的映射关系，将飞机蒙皮三维模型进行灰度渲染，生成三维温度模型。

步骤3：从所述飞机蒙皮三维模型中导出三维白板模型，利用彩色编码表对所述三维白板模型进行贴图处理，生成彩色编码模型；

步骤31：利用ofusion软件从所述飞机蒙皮三维模型中导出所述三维白板模型；

步骤32：建立所述彩色编码表，并根据所述彩色编码表对所述三维白板模型的表面进行贴图处理，生成所述彩色编码模型，使得所述彩色编码表中每一颜色的位置与飞机三维模型表面上每一个点的位置形成对应关系。

所述步骤32中，建立所述彩色编码表，包括：

步骤321：建立二维彩色编码图像，所述二维彩色编码图像的每一个点的像素值不同；

步骤322：根据所述二维彩色编码图像的像素点建立所述彩色编码表，所述彩色编码表中包括每一个点的像素值和位置坐标。

具体的：Ofusion是3D Studio Max的一款插件，利用Ofusion可以将3D StudioMax中的飞机蒙皮三维模型直接导出成mesh格式的三维白板模型，三维白板模型与步骤2中根据温度场数据生成的三维温度模型的尺寸规格是完全相同的，不同之处在于，本步骤导出的三维白板模型可以进行移动、缩放与旋转，并且是在ogre场景渲染之前生成的，不携带有任何颜色或者图文信息。

对三维白板模型进行贴图处理，从而将三维白板模型上每个点的位置坐标对应到贴图上，本发明采用基于彩色编码原理来进行温度提取和映射。

现有的，纹理映射方法，很难建立起一个精准的二维纹理映射到三维模型表面的映射关系，纹理映射的结果可能不够理想，需要利用手动处理的方式对映射区域的面片进行纹理处理可以改进效果，但改进程度有限并且还需要投入相当大的人力成本，方法不够自动化。鉴于这个技术问题，本发明基于彩色编码原理来进行温度提取和映射，使得三维位置和二维温度可以精准匹配。

具体的，彩色编码原理比较简单，24位的真彩色位图RGB组合方式有256×256×256＝16777216种。有如此众多的RGB组合方式，现在使用的显示器都无法显示全部RGB组合，所以可以建立一张二维彩色编码图像，并保证它的每一个点上的RGB组合不同。然后根据这个二维彩色编码图像制作彩色编码表，彩色编码表上每一个像素点具有位置坐标和由RGB组合构成的像素值。例如，以B为x轴和以G为y轴256×256的彩色编码索引表，即横轴和纵轴的大小范围为0～255，然后根据所述彩色编码表对所述飞机蒙皮三维模型的表面进行渲染，生成彩色编码模型，使得所述彩色编码表中每一颜色的位置与飞机三维模型表面上每一个点的位置建立对应关系。

步骤4：将所述三维温度模型和所述彩色编码模型进行截图对比，将对应位置点的温度数据填入所述彩色编码表中，获取飞机温度纹理图像；具体为：

步骤41：分别对所述三维温度模型和所述彩色编码模型从同一方向和同一角度进行截图；

步骤42：将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行一一对应，将所述二维温度图像中的温度数据根据对应关系填入所述彩色编码表中，获取所述飞机温度纹理。

具体包括：将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行逐个位置坐标对比，若位置坐标相同，则将所述二维温度图像对应的温度信息投射到所述二维编码图像上；

将所述二维编码图像和所述彩色编码表进行逐个像素对比，若像素值相等，则将所述二维编码图像上投射的温度信息填写到所述彩色编码表上以获取所述飞机温度纹理。

(1)生成彩色编码模型后，彩色编码表中每一颜色对应一个位置坐标，飞机蒙皮三维模型上每一个点对应以位置坐标，通过贴图使得彩色编码表上的每一个颜色对应的位置坐标和飞机蒙皮三维模型上每一个点对应的位置坐标形成映射关系；也即，彩色编码表中增加了飞机蒙皮三维模型的每个点的位置坐标。

(2)彩色编码模型在屏幕空间中的二维编码图像和三维温度模型投影出的二维温度图像是一一对应的关系。三维温度模型上每一个点具有对应的温度数据和位置坐标，因此，三维温度模型、彩色编码模型和彩色编码表，三者间两两通过位置坐标形成映射关系。通过三维温度模型和彩色编码模型进行对准，能够将三维温度模型上的每个点的温度数据投射到彩色编码表中。

需要说明的是，在上述映射关系中，飞机蒙皮三维模型上的每个点都可以对应到彩色编码表中，但彩色编码表中并不是每一个位置点都可以对应到飞机蒙皮三维模型上，这里对于映射的部分称之为内分区，对于没有映射部分称之为外分区。

(3)由于虚拟相机的摆放位置、模型的不同朝向，模型的大小和彩色编码的大小不相等等原因，导致某些可见区域的温度图像中的部分像素点在渲染过程中没有被采样，进而，这部分像素要么通过邻近点插值合为一个像素，要么直接缺失，因此需要对提取出的物理纹理的无映射点进行修正。

由于本发明中飞机蒙皮三维模型的模型位置、相机的位置等这些物理量都可以调整，可以提取的出的二维物理纹理数量和映射的效果均是可以任意控制，因此将提取出的质量好的二维纹理替换掉对应的映射结果不好的部分，使得最终提取出质量较好的二维物理纹理。

具体是，利用虚拟相机对三维温度模型和彩色编码模型从同一方向和同一角度进行一次截图，然后转换方向或角度，对三维温度模型和彩色编码模型再次截图，每一次截图获得一对图像，一对图像包括一张从三维温度模型获得的二维温度图像，和一张从彩色编码模型获得的二维编码图像，然后将二维温度图像和二维编码图像进行对准，将二维温度图像上的温度点填到彩色编码表中相应的位置。

由于从同一方向一次截图并不能看到所有的点，因此，可以修改相机位置、旋转角度等从而获取大量的成对图像，需要说明的是，对三维温度模型和彩色编码模型可从任意角度和任意方向进行投影，只要保证三维温度模型和彩色编码模型的每一次投影角度和方向相同即可。

(4)通过各种方法(3)中提取出的物理纹理图中，还是有一些点没有映射到的。本发明利用未映射点周围映射点的温度平均值，对未映射点进行插值处理。

由于飞机的外部形状复杂，在进行上述映射过程中，有些大面积区域温度映射效果好，而部分细小区域，温度映射效果差，针对该些映射效果差的区域，需要进行补偿。即通过修改相机位置、旋转角度等获取大量成对图像，每一成对图像的温度映射区域不同，通过比对将不好的温度映射部分用好的映射结果替换。

由于飞机蒙皮三维模型表面和彩色编码表的的大小不同，导致在二者映射过程中会存在坏点，坏点并不能用以上的方法来处理，本发明实施例种，首先判断是否存在坏点，若检测出坏点，则对坏点进行标定，然后利用冒泡排序法，选择距离坏点最近的周围8个有效的温度映射点的平均值，并将该温度平均值标记为该坏点的温度数据。

本发明实施例利用彩色编码表逐点进行温度提取，虚拟相机的位置、方向是可调的，彩色编码表的大小、精度也是可调的，可以满足不同的精度需求，当参数设置合适，得到的结果将十分精确。

步骤5：获取飞机的光学特征数据，并将所述光学特征数据添加到所述飞机温度纹理图像上，生成飞机红外纹理图像。

具体的，在步骤4生成的飞机温度纹理基础上，还包括步骤51：根据所述飞机温度纹理进行材质分割；首先根据飞机表面材质的不同，进行材质区域划分，比如划分为油漆、玻璃舱盖。飞机温度纹理使用RGBA四个通道保存它的各种属性，每个通道的存储精度可以达到32位小数。其中，R通道保存材质类型，G通道为温度数据存储，B通道物体的发射比，A通道一般不使用。

温度场数据，根据飞机上的位置进行区域划分，对划分不同的区域指定不同的材质存储到R通道，将温度提取图作为G通道，飞机不同区域的发射率存放到B通道，生成飞机的红外纹理。利用图像处理软件(如PhotoShop)对步骤4中获取的彩色编码表进行材质分割处理；

步骤52：对不同材质区域设定对应的光学特征数据。

具体的，纹理格式是由三维渲染引擎的文件读写能力与数据精度要求来共同决定的。由于温度、发射率和反射率等特征都是实数，为保证辐射特征存储精度，并支持PRISSE渲染引擎进行三维渲染时将辐射特征高速传入可编程渲染管线，本发明采用浮点格式的DDS(DirectDraw Surface)纹理来具体实现红外物理纹理。

DDS纹理最大仅支持四个通道。虽然对不透明物体，其发射率和反射率间满足关系ε+ρ＝1，即可由发射率确定反射率，但双向反射率是无法仅以一或二个通道存储其模型参数，因此是无法将红外物理纹理的表面温度、发射率、反射率、双向反射率这四种物理量仅用一张四个通道的DDS纹理来完成数据的组织。

由于对同一材质而言，表面的发射率、反射率、双向反射率等光学物理属性通常变化不大，即物体表面的光学物理属性可由其材质类型确定，因此，本发明采用了两张DDS纹理来组织目标红外纹理数据。如图2所示，利用二维双通道DDS纹理实现目标表面二维温度场、材质分布的管理，即一个通道存储目标真实温度分布场，一个通道存储目标材质分布所对应的材质类型编号；再利用相关联的材质光学属性纹理。

具体的，双通道DDS纹理(存温度分布与材质分布)+单通道DDS纹理(存材质对应的发射率、反射率、BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function，即双向反射分布函数)等光学属性)，这一纹理形式，能够将物体表面的温度、材质、发射率、反射率、BRDF都存储下来。需要说明的是，BRDF利用Schlick模型来表征，则每种材质的BRDF参数，可由垂直反射率c、粗糙因子r、各项同性因子p(这3个参数都是≥0，≤1)来确定，例如油漆，c＝0.15，r＝0.2，p＝0.9；玻璃，c＝0.08，r＝0.05，p＝0；另外，油漆发射率可取0.85，反射率0.15；玻璃发射率可取0.92，反射率0.08。利用每种材质的BRDF参数计算该种材质对应的光学数据，并建立索引表，以材质类型编号、光学属性编号为索引，实现各种材质的光学物理属性存储。实际应用中，材质光学属性纹理应根据实际目标的特点，及光学属性所应用的相关辐射计算模型来确定其材质编号与光学属性编号。

其中利用二维双通道DDS纹理实现目标表面二维温度场、材质分布的管理，即一个通道存储目标真实温度分布场，一个通道存储目标材质分布所对应的材质类型编号；再利用相关联的材质光学属性纹理，以材质类型编号、光学属性编号为索引，实现各种材质的光学物理属性存储。实际应用中，材质光学属性纹理应根据实际目标的特点，及光学属性所应用的相关辐射计算模型来确定其材质编号与光学属性编号，从而根据飞机不同部位的材质确定该部位的光学特征数据。

将所述光学特征数据添加到所述飞机温度纹理图像上，生成飞机红外纹理图像。本发明实施例中，在飞机红外纹理图像中增加了飞机蒙皮的光学属性，体现了飞机不同部位的光学属性，提高了仿真精度，且比人工测绘省时省力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立飞机蒙皮三维模型，对所述飞机蒙皮三维模型进行处理生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据；

步骤2：根据所述飞机蒙皮温度场数据生成三维温度模型；

步骤3：从所述飞机蒙皮三维模型中导出三维白板模型，利用彩色编码表对所述三维白板模型进行贴图处理，生成彩色编码模型；

步骤4：将所述三维温度模型和所述彩色编码模型进行截图对比，将对应位置点的温度数据填入所述彩色编码表中，获取飞机温度纹理图像；

步骤5：获取飞机的光学特征数据，并将所述光学特征数据添加到所述飞机温度纹理图像上，生成飞机红外纹理图像。

2.根据权利要求1所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤11：利用3D max建立飞机蒙皮三维模型，并对所述飞机蒙皮三维模型进行非结构网格划分；

步骤12：对所述飞机蒙皮三维模型进行参数设置，所述参数设置包括基础信息设置、模型设置、材料设置、边界条件设置、操作压力设置、求解参数和初始条件设置；

步骤13：利用FLUENT软件对所述飞机蒙皮三维模型进行计算，生成飞机蒙皮温度场，并保存飞机蒙皮温度场数据。

3.根据权利要求1所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：

建立所述飞机蒙皮温度场数据和灰度值之间的映射关系，根据所述映射关系对所述飞机蒙皮三维模型进行渲染处理，生成所述三维温度模型。

4.根据权利要求1所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤31：利用ofusion软件从所述飞机蒙皮三维模型中导出所述三维白板模型；

步骤32：建立所述彩色编码表，并根据所述彩色编码表对所述三维白板模型的表面进行贴图处理，生成所述彩色编码模型，使得所述彩色编码表中每一颜色的位置与飞机三维模型表面上每一个点的位置形成对应关系。

5.根据权利要求4所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤32中，建立所述彩色编码表，包括：

步骤321：建立二维彩色编码图像，所述二维彩色编码图像的每一个点的像素值不同；

步骤322：根据所述二维彩色编码图像的像素点建立所述彩色编码表，所述彩色编码表中包括每一个点的像素值和位置坐标。

6.根据权利要求1所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤41：分别对所述三维温度模型和所述彩色编码模型从同一方向和同一角度进行截图，保存截取的二维温度图像和二维编码图像；

步骤42：将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行一一对应，将所述二维温度图像中的温度数据根据对应关系填入所述彩色编码表中，获取所述飞机温度纹理。

7.根据权利要求6所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤42包括：

将所述二维温度图像和所述二维编码图像进行逐个位置坐标对比，若位置坐标相同，则将所述二维温度图像对应的温度信息投射到所述二维编码图像上；

将所述二维编码图像和所述彩色编码表进行逐个像素对比，若像素值相等，则将所述二维编码图像上投射的温度信息填写到所述彩色编码表上以获取所述飞机温度纹理。

8.根据权利要求6所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤4还包括：

判断所述彩色编码表上是否存在坏点，若存在，则对所述坏点进行模糊处理。

9.根据权利要求8所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述模糊处理具体为：

利用冒泡排序法，获取距离所述坏点最近的8个像素点；

获取所述8个像素点的温度数据，并计算温度平均值；

将所述温度平均值记为所述坏点的温度数据。

10.根据权利要求1所述的飞机红外纹理图像生成方法，其特征在于，所述步骤5中获取飞机的光学特征数据，包括：

步骤51：根据所述飞机温度纹理进行材质分割；

步骤52：对不同材质区域设定对应的光学特征数据。