CN114898040A - 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统 - Google Patents

基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114898040A
CN114898040A CN202210499191.5A CN202210499191A CN114898040A CN 114898040 A CN114898040 A CN 114898040A CN 202210499191 A CN202210499191 A CN 202210499191A CN 114898040 A CN114898040 A CN 114898040A
Authority
CN
China
Prior art keywords
simulation
radiation
infrared
real
scene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210499191.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李蔚清
王超群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN202210499191.5A priority Critical patent/CN114898040A/zh
Publication of CN114898040A publication Critical patent/CN114898040A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/005—General purpose rendering architectures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/04—Texture mapping
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/06—Ray-tracing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统，方法步骤如下：预计算红外仿真过程中所需的数据，使用实时光线追踪硬件渲染管线计算红外仿真场景中的辐射分布，模拟红外成像设备的探测器效应，生成最终的红外仿真图像。本发明可以通过使用预计算的红外数据作为输入，基于渲染管线中的实时光线追踪技术的加速，可实时仿真生成场景的红外图像。

Description

基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统
技术领域
本发明属于红外仿真技术，具体为基于硬件管线中的实时光线追踪技术，根据目标和背景的温度场数据，综合考虑环境、大气的影响计算出其辐射亮度值最终生成对应波段的红外仿真图像。
背景技术
红外成像是指研究如何有效地探测景物的红外辐射，并将辐射信息转换为可被人眼感知的图像信号的技术科学。通常在计算机上借助于三维引渲染擎进行虚拟场景构建、辐射能量计算、成像过程模拟来生成符合物理规律红外图像，近两年来，硬件的进步和实时光线追踪技术的发展，使得使用光线追踪算法进行实时渲染成为可能，使用此技术可以渲染出准确度更高的场景画面。
在军事领域作战训练、目标探测方面，红外成像技术应用广泛，但是其成像质量受探测波段、气象条件和传感器硬件参数因素的影响，要生成在不同因素影响下的红外图像，将会消耗不小的时间、人力资源，因此使用计算机在三维渲染引擎中进行红外仿真成像的方法十分重要。但在具有地形背景、建筑、车辆目标的复杂场景下进行快速红外仿真成像，需要十分巨大的计算量。为了能在三维仿真程序运行中根据视点位置移动或仿真目标移动实时生成红外图像，之前研究在实时仿真生成图像时仅考虑直接辐射或仅考虑一次反射来减少计算量，该方法不符合辐射能量传播的物理规律，生成的红外图像存在辐射能量计算不准确问题。
发明内容
为了解决现有方法的不足，本发明的目的在于提供一种红外成像仿真方法，能够实现根据物体温度场数据计算出物体的红外辐射，并模拟红外成像设备的传感器效应，生成红外仿真图像。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，包括如下步骤：
步骤1、预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像；
步骤2、使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布；
步骤3、模拟红外成像设备的探测器效应；
步骤4、生成最终的红外仿真图像。
在其中的一个实施例中，所述的预计算红外仿真过程中所需的数据，具体如下：
对仿真背景和目标进行建模，并对其表面材质进行划分，计算出对应模型的温度场数据；
计算出仿真过程中场景的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射数据。
在其中的一个实施例中，所述的使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布，具体方法为：
步骤2.1、在渲染引擎的实时光线追踪渲染管线中，添加全局的RenderTarget对象，用于存放预计算的纹理查找表；添加Uniform变量，将其关联到RenderTarget对象，当程序加载预计算数据后，渲染管线中的着色器通过关联的Uniform变量访问到预计算的纹理查找表；仿真开始时，加载步骤1中预计算的仿真数据，并开始生成光线向场景中发射并进行追踪；
步骤2.2、当光线与模型表面相交时，通过物体的材质纹理，获取到物体表面点处的材质编号信息，结合输入的温度纹理，按照自身发射率乘以对应温度的黑体的辐射来计算物体的自发辐射；
步骤2.3、计算物体接受到的太阳辐射、环境辐射；预计算的太阳辐射数据格式为物体在不同海拔和与太阳成不同天顶角时太阳的辐射值；预计算的环境辐射值为在不同天顶角观察场景受到的环境辐射值；仿真过程中根据物体的位置和观察位置查询预计算数据得到这两项的值；
步骤2.4、根据实时光线追踪渲染管线，当光线命中场景中物体表面时，根据光线的入射方向、物体表面的材质信息，算得光线的出射方向和半角向量信息，通过Sandford-Robertson BRDF求反射出去的辐射能量；继续追踪反射出去的光线，求其在场景中传输的能量传播，直至光线被吸收或者超过限定的反射次数；
步骤2.5、仿真场景中物体的红外辐射由以上步骤算得的结果进行加和。
在其中的一个实施例中，生成红外图像具体方法为：
在仿真设置时，选取对应的仿真背景、场景模型、仿真环境据，然后设置成像的分辨率、视场角信息；开始仿真后，根据仿真数据生成对应的红外仿真图像。
第二方面，本发明还提供了一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真系统，包括：
第一模块，用于预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像；
第二模块，使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布；
第三模块，用于模拟红外成像设备的探测器效应；
第四模块，用于生成最终的红外仿真图像。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面所述的方法。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明通过使用预计算的红外数据作为输入，基于渲染管线中的实时光线追踪的加速，在渲染管线中利用红外辐射计算方程快速计算得到场景中的红外辐射，然后使用调制传递函数法模拟红外成像设备的传感器效应，在仿真程序的分辨率设置为1920*1080时，可以达到30FPS的渲染帧率，实时仿真生成场景的红外图像。
附图说明
图1为实时红外成像仿真流程图。
图2为一个实施例各个阶段示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在军事领域作战训练、目标探测方面，红外成像技术应用广泛，但是其成像质量受探测波段、气象条件和传感器硬件参数因素的影响，要生成在不同因素影响下的红外图像，将会消耗不小的时间、人力资源，因此使用计算机在三维渲染引擎中进行红外仿真成像的方法十分重要。但在具有地形背景、建筑、车辆目标的复杂场景下进行快速红外仿真成像，需要十分巨大的计算量。为了能在三维仿真程序运行中根据视点位置移动或仿真目标移动实时生成红外图像，之前研究在实时仿真生成图像时仅考虑直接辐射或仅考虑一次反射来减少计算量，该方法不符合辐射能量传播的物理规律，生成的红外图像存在辐射能量计算不准确问题。
有鉴于此，本申请提供一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，包括如下步骤：
步骤1、预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像。预计算红外仿真过程中所需的数据为：
步骤1.1、对仿真背景和目标进行建模，并对其表面材质进行划分，计算出对应模型的温度场数据；
步骤1.2、计算出仿真过程中场景的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射数据。
步骤2、使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布，具体方法为：
步骤2.1、在渲染引擎的实时光线追踪渲染管线中，添加全局的RenderTarget对象，用于存放预计算的纹理查找表；添加Uniform变量，将其关联到RenderTarget对象，当程序加载预计算数据后，渲染管线中的着色器可以通过关联的Uniform变量访问到预计算的纹理查找表。仿真开始时，加载步骤1中预计算的仿真数据，并开始生成光线向场景中发射并进行追踪；
步骤2.2、当光线与模型表面相交时，通过物体的材质纹理，获取到物体表面点处的材质编号信息，结合输入的温度纹理，按照自身发射率乘以对应温度的黑体的辐射来计算物体的自发辐射，自身辐射可以写为：
Le(p→ωo)＝εMB
Le(p→ωo)表示物体表面p点向ωo方向发出的自发辐射亮度项，ε为物体的波段发射率，MB表示对应温度的黑体辐射出射度；预计算数据中包括黑体辐射出射度与温度的映射关系，计算该项时通过查表得出对应温度黑体的辐射出射度。
步骤2.3、计算物体接受到的太阳辐射、环境辐射。预计算的太阳辐射数据格式为物体在不同海拔和与太阳成不同天顶角时太阳的辐射值；预计算的环境辐射值为在不同天顶角观察场景受到的环境辐射值。仿真过程中根据物体的位置和观察位置查询预计算数据得到这两项的值；
步骤2.4、根据实时光线追踪渲染管线，当光线命中场景中物体表面时，根据光线的入射方向、物体表面的材质信息，算得光线的出射方向和半角向量信息，通过Sandford-Robertson BRDF求反射出去的辐射能量；继续追踪反射出去的光线，求其在场景中传输的能量传播，直至光线被吸收或者超过限定的反射次数。
步骤2.5、仿真场景中物体的红外辐射由以上步骤算得的结果进行加和，即：
Figure BDA0003634678760000051
式中Le(p→ωo)表示物体上点p向ωo方向的自辐射，Le(p→ωo)表示物体表面p点向ωo方向发出的自发辐射亮度项，π为圆周率，ρd_env为漫反射率，Eenv(p)和Esun(p)表示环境辐射和太阳辐射在单位面积上的辐射功率，Li(p←ωi)表示其它辐射源的影响，fr(p，ωi→ωo)为BRDF项；(n·ωi)表示物体表面点法线和入射光线的余弦值，p(ωi)表示入射光的分布函数；算得的能量在计算中考虑大气透过率和传输过程中受到的路径辐射，式中τ(θ)表示大气透过率，Lpath表示路径辐射，Lo(p→ωo)表示物体表面上点向ωo方向发出的辐射值，Lo_atmos表示该辐射值经大气效应后的结果：
Lo_atmos＝τ(θ)Lo(p→ωo)+Lpath
步骤3、模拟红外成像设备的探测器效应。
在其中一个实施例中，红外传感器的信号处理过程的具体方法为：
根据红外成像设备传感器光学系统的光学透过率、渐晕系数参数；探测器系统模块参数噪声系数；电路系统模块参数电压增益和灰度值映射；公共参数模块的视场角、工作波段上限、工作波段下限参数；将该步骤中计算过程的中间数据制作成不同的纹理数据，在渲染管线中采样这些纹理数据模拟计算红外成像设备探测器效应。
步骤4、生成最终的红外仿真图像。
在仿真设置时，选取对应的仿真背景、场景模型、仿真环境据，然后设置成像的分辨率、视场角信息；开始仿真后，根据仿真数据生成对应的红外仿真图像。
下面结合附图1和一个实施例，说明本申请的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法的步骤：
第一步，预计算红外仿真过程中物体的多幅温度纹理，同时预计算出仿真条件下的太阳辐射、环境辐射数据，制作成纹理图像。
第二步，在渲染引擎的实时光线追踪渲染管线中，添加全局的RenderTarget对象，用于存放预计算的纹理查找表；添加Uniform变量，将其关联到RenderTarget对象，当程序加载预计算数据后，渲染管线中的着色器可以通过关联的Uniform变量访问到预计算的纹理查找表。仿真开始时，加载步骤1中预计算的仿真数据，并开始生成光线向场景中发射并进行追踪；当光线与模型表面相交时，通过物体的材质纹理，获取到物体表面点处的材质编号信息，结合输入的温度纹理，计算物体的自发辐射，受到的太阳辐射、环境辐射和其他辐射源的辐射。
第三步，模拟红外成像设备的探测器效应。模拟该过程中光学系统透过率影响带来的能量衰减、成像渐晕、系统成像噪声和电压增益典型效应。
第四步，生成最终的红外仿真图像。仿真目标为一个典型场景，设置红外成像仿真波段为3～5μm，成像分辨率1920*1080，来生成红外仿真图像，如图2中的红外仿真成像结果图像所示。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真系统，包括：
第一模块，用于预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像；
第二模块，使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布；
第三模块，用于模拟红外成像设备的探测器效应；
第四模块，用于生成最终的红外仿真图像。
上述实时红外成像仿真系统中的各个模块的具体实现方式与前述的实时红外成像仿真方法各步骤相同，此处不再赘述。
上述实时红外成像仿真系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法。
需要说明的是，本申请所涉及的与用户相关的信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和与用户相关的数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像；
步骤2、使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布；
步骤3、模拟红外成像设备的探测器效应；
步骤4、生成最终的红外仿真图像。
2.根据权利要求1所述的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，所述的预计算红外仿真过程中所需的数据，具体如下：
对仿真背景和目标进行建模，并对其表面材质进行划分，计算出对应模型的温度场数据；
计算出仿真过程中场景的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射数据。
3.根据权利要求1所述的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，所述的使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布，具体方法为：
步骤2.1、在渲染引擎的实时光线追踪渲染管线中，添加全局的RenderTarget对象，用于存放预计算的纹理查找表；添加Uniform变量，将其关联到RenderTarget对象，当程序加载预计算数据后，渲染管线中的着色器通过关联的Uniform变量访问到预计算的纹理查找表；仿真开始时，加载步骤1中预计算的仿真数据，并开始生成光线向场景中发射并进行追踪；
步骤2.2、当光线与模型表面相交时，通过物体的材质纹理，获取到物体表面点处的材质编号信息，结合输入的温度纹理，按照自身发射率乘以对应温度的黑体的辐射来计算物体的自发辐射；
步骤2.3、计算物体接受到的太阳辐射、环境辐射；预计算的太阳辐射数据格式为物体在不同海拔和与太阳成不同天顶角时太阳的辐射值；预计算的环境辐射值为在不同天顶角观察场景受到的环境辐射值；仿真过程中根据物体的位置和观察位置查询预计算数据得到这两项的值；
步骤2.4、根据实时光线追踪渲染管线，当光线命中场景中物体表面时，根据光线的入射方向、物体表面的材质信息，算得光线的出射方向和半角向量信息，通过Sandford-Robertson BRDF求反射出去的辐射能量；继续追踪反射出去的光线，求其在场景中传输的能量传播，直至光线被吸收或者超过限定的反射次数；
步骤2.5、仿真场景中物体的红外辐射由以上步骤算得的结果进行加和。
4.根据权利要求3所述的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，物体的自身辐射为：
Le(p→ωo)＝εMB
Le(p→ωo)表示物体表面p点向ωo方向发出的自发辐射亮度项，ε为物体的波段发射率，MB表示对应温度的黑体辐射出射度；预计算数据中包括黑体辐射出射度与温度的映射关系，计算该项时通过查表得出对应温度黑体的辐射出射度。
5.根据权利要求4所述的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，步骤2.5中，仿真场景中物体的红外辐射由以上步骤算得的结果进行加和，即：
Figure FDA0003634678750000021
式中Le(p→ωo)表示物体上点p向ωo方向的自辐射，Le(p→ωo)表示物体表面p点向ωo方向发出的自发辐射亮度项，π为圆周率，ρd_env为漫反射率，Eenv(p)和Esun(p)表示环境辐射和太阳辐射在单位面积上的辐射功率，Li(p←ωi)表示其它辐射源的影响，fr(p，ωi→ωo)为BRDF项；(n·ωi)表示物体表面点法线和入射光线的余弦值，p(ωi)表示入射光的分布函数；算得的能量在计算中考虑大气透过率和传输过程中受到的路径辐射，式中τ(θ)表示大气透过率，Lpath表示路径辐射，Lo(p→ωo)表示物体表面上点向ωo方向发出的辐射值，Lo_atmos表示该辐射值经大气效应后的结果：
Lo_atmos＝τ(θ)Lo(p→ωo)+Lpath.。
6.根据权利要求1所述的基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法，其特征在于，生成红外图像具体方法为：
在仿真设置时，选取对应的仿真背景、场景模型、仿真环境据，然后设置成像的分辨率、视场角信息；开始仿真后，根据仿真数据生成对应的红外仿真图像。
7.一种基于硬件管线加速的实时红外成像仿真系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于预计算红外仿真过程中所需的数据，包括仿真背景和目标的温度场、表面材质参数、仿真时段的太阳辐射、环境辐射、大气透过率和路径辐射，制作成纹理图像；
第二模块，使用实时光线追踪硬件渲染管线，计算红外仿真场景中的辐射分布；
第三模块，用于模拟红外成像设备的探测器效应；
第四模块，用于生成最终的红外仿真图像。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-6中任一所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一所述的方法的步骤。
CN202210499191.5A 2022-05-09 2022-05-09 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统 Pending CN114898040A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210499191.5A CN114898040A (zh) 2022-05-09 2022-05-09 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210499191.5A CN114898040A (zh) 2022-05-09 2022-05-09 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114898040A true CN114898040A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82720901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210499191.5A Pending CN114898040A (zh) 2022-05-09 2022-05-09 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114898040A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117131312A (zh) * 2023-10-20 2023-11-28 西安电子科技大学 一种雨后环境下的红外场景数值计算方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117131312A (zh) * 2023-10-20 2023-11-28 西安电子科技大学 一种雨后环境下的红外场景数值计算方法
CN117131312B (zh) * 2023-10-20 2024-01-26 西安电子科技大学 一种雨后环境下的红外场景数值计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022206380A1 (zh) 光照渲染方法、装置、计算机设备和存储介质
He et al. A vector radiative transfer model of coupled ocean–atmosphere system using matrix-operator method for rough sea-surface
Chelle et al. The nested radiosity model for the distribution of light within plant canopies
CN108932742B (zh) 一种基于遥感图像分类的大规模红外地形场景实时渲染方法
CN104867179B (zh) 一种全谱段光学成像仪遥感影像仿真方法
CA2824507A1 (en) Method for simulating hyperspectral imagery
CN103123670A (zh) 基于纹理的红外粗糙海面动态仿真方法
Bruneton A qualitative and quantitative evaluation of 8 clear sky models
CN105182362B (zh) 一种自然水面偏振遥感成像仿真方法
CN111223191A (zh) 面向机载增强合成视景系统的大规模场景红外成像实时仿真方法
CN114898040A (zh) 基于硬件管线加速的实时红外成像仿真方法及系统
GB2532349A (en) Method for generating a thermal image
CN107301633B (zh) 在云雾干扰下遥感成像的仿真方法
Li et al. A real-time aircraft infrared imaging simulation platform
CN116310203A (zh) 一种人体目标红外三维模型快速重建方法
CN116167239A (zh) 红外仿真方法、系统、计算机及可读存储介质
CN105894447B (zh) 一种获取不同天气条件下的红外图像的方法
CN115482346A (zh) 一种红外场景仿真系统及方法
Wu et al. Quantitative atmospheric rendering for real-time infrared scene simulation
Le Goff et al. Realistic multispectral simulation including IR simulation
CN110826015B (zh) 一种基于球谐离散坐标法的三维含云大气辐射计算方法
CN111681307A (zh) 一种应用于三维软件的动态三维坐标轴的实现方法
US9947133B2 (en) Method and system for modeling light scattering in a participating medium
CN118037926A (zh) 一种基于纹理的迷彩伪装目标红外辐射确定方法
Swierkowski et al. Real-time scene and signature generation for ladar and imaging sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination