[发明专利]被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法

说明书

本发明公开了被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法，其属计算机辅助分析与设计以及软件设计领域，主要用于被动毫米波成像模拟仿真，其目的是针对粗糙面散射系数的特殊分布，通过计算粗糙面的双站散射系数，找到其分布特点与规律，依据规律找到与之相适应的子层射线发射方法，该方法将双站散射系数较小的区域射线稀疏化，而双站散射系数较大的区域内的射线密集化，从而避免射线的冗余计算，提高计算效率，实现多层亮温追踪法的快速计算。

技术领域

本发明涉及一种快速的计算方法，属计算机辅助分析与设计技术领域，主要用于被动毫米波成像模拟仿真，可以提升多层亮温追踪法的计算效率，帮助实现复杂场景的快速成像。

背景技术

被动毫米波成像模拟是被动毫米波成像领域里一项重要的环节，它可以帮助认识目标的辐射特性，解释辐射现象，寻找辐射规律以及判断实际测量结果的优劣。以上所述优点使得毫米波成像模拟近年来愈加受到重视。目前为止，大部分的工作都集中在待测目标表面为光滑平面的场景，而对于待测目标表面为粗糙面的场景则鲜有提及，传统的算法是利用朗伯近似处理，但该方法只能针对极粗糙面。对于一般粗糙度的粗糙面，申请者提出了一种改进的新模型将粗糙面的漫反射考虑在内，来自周围各方向的亮温也可计入亮温反演，同时还提出了多层亮温追踪法(Multi-layer Brightness Temperature TracingMethod,MBTTM)计算粗糙面的亮温分布，新模型以及方法的提出使得多种介质不同粗糙面的目标可以方便的得以辨认，有效提高了被动毫米波亮温成像模拟的分辨力和适用范围。而MBTTM的原理即每一根射线又继续分为若干射线，继而造成计算量的成倍增加，影响计算速度。传统的子层射线发射方法是按照角度向外发射射线，其发射原理如图1所示。

图1中的射线发射方法即为按角度均匀发射的方法，其缺点在于无法均匀的分布在球面，从而导致靠近θ＝0°附近的射线较之θ＝90°附近密集的多，该方法可以较好的计算粗糙面的散射振幅系数，从而得到其反射率和发射率。遗憾的是此射线分布特点将造成计算量的大量冗余，继而造成多层亮温追踪法计算效率的大幅降低。因此，需要一种适合多层亮温追踪法的加速算法以提高粗糙面亮温分布的计算效率。

本发明的目的是针对粗糙面散射系数的特殊分布，提出一种适合粗糙面亮温分布计算的多层亮温追踪法的快速计算方法，通过计算粗糙面的双站散射系数，找到其分布特点与规律，依据规律找到一种与之相适应的子层射线发射方法，将双站散射系数较小的区域射线稀疏化，而双站散射系数较大的区域内的射线进行密集化，从而避免射线的冗余计算，提高计算效率，实现多层亮温追踪法的快速计算方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：

第一步：利用网格生成器建立球型几何模型，并进行表面三角形网格剖分，之后导出几何体的网格单元信息，包括节点坐标信息文件和单元节点信息文件即三角形的面-点关联矩阵；

第二步：利用粗糙面双站散射系数计算方法计算特定粗糙度参数下的双站散射系数矩阵，观察该粗糙面的双站散射系数分布情况，分析其分布特点。

第三步：根据计算需求设定门限值，即确定子层射线增密的范围。

第四步：确定增密范围后，为保证增密后的射线亦为均匀发射，根据射线增密算法将范围内的三角形网格继续剖分。如需一层加密，则进行一次剖分，如需二层加密，则在一次剖分的基础上继续进行二次剖分，直至满足加速要求。

第五步：将计算好的散射振幅系数矩阵代入多层亮温追踪法的计算程序中进行运算，最终得到适合多层亮温追踪法的快速计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：