[发明专利]基于多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法

权利要求书

1.基于多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：输入目标的三角面元模型和观测参数，对所述目标的三角面元模型进行面元再划分，计算各面元由于相互遮挡而相对于其他面元的可见性关系，判断各面元反射的辐射能量是否能到达其他面元；

步骤2：入射光线在目标表面各面元处生成多条能够到达其他可见面元和传感器的反射光线，使用分布式光线追踪方法计算本级反射光线的反射结果；

步骤3：对所述步骤2中的反射向其他面元的光线进行路径整合，将射入同一面元的多条反射光线叠加作为该面元下一级计算的入射辐射，剔除低于第一阈值的入射辐射；

步骤4：重复步骤2和3，逐级计算面元反射辐射，直至所有面元的入射辐射都低于第一阈值，停止循环；

步骤5：对各面元反射向传感器的多级反射辐射进行累加，得到各面元反射向传感器的总辐射，根据大气辐射、背景辐射的反射以及所述目标的自发热辐射，完成目标面元在像平面上的映射，得到目标光学特性成像。

2.根据权利要求1所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，所述步骤2中，

根据面元的双向反射比分布函数生成分布式反射光束，计算分布式反射光束的辐射能量，初级入射辐射为来自太阳的辐射；

计算面元i向面元j的反射辐射时，使用四路径方法进行计算，将第i个面元中心点作为点源，使用四条路径计算其向第j个面元顶点和中心点辐射的均值作为第j个面元接收到的反射辐射能量，求得第j个面元接收到的辐射亮度L_ij,receive为：

式中，E_i为光源对舰船表面第i个面元的辐射照度，R_ij,k为第k条路径下第i个面元向第j个面元反射的BRDF，A_j为第j个面元的面积，l_ij,k为第k条路径下的辐射传输距离，θ_ij为第i、j两个面元法向量的夹角。

3.根据权利要求2所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，

当两个面元间距离小于第二阈值时，增加路径的数量，所述点源数量为4个，即反射面元的三个顶点也作为点源，使用16条路径计算第i个面元向第j个面元顶点和中心点辐射的均值作为第j个面元接收到的反射辐射能量。

4.根据权利要求3所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，所述第二阈值为第i个面元的包围圆直径的1.5倍。

5.根据权利要求1所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，所述步骤3中，

基于面元反射辐射分布计算方法对某一级的反射光线路径整合计算，每个面元向其他N-1个面元反射N-1条光线，向传感器反射1条光线；

遍历所有的N个面元，得到所有面元向传感器反射的N条光线作为这一级的目标多次反射辐射，用于与前几级的辐射能量累加；

每个面元会接收到来自其他面元的N-1条反射光线，对其辐射能量求和并判断是否超过第一阈值，若高于第一阈值则用于下一级的反射辐射计算，若低于第一阈值则剔除。

6.根据权利要求1所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，对所述反射光线进行反射辐射分布计算，用于下一级计算的第j个面元向第k个面元的入射辐射亮度为：

式中，E_ij为本级分布式光束追踪过程中，第i个面元对第j个面元的辐射照度。

7.根据权利要求5所述的多级分布式光束追踪的复杂目标天基光学成像仿真方法，其特征在于，所述的第一阈值为入射到目标表面的太阳辐射的1％。