【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外分析，具体涉及一种基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法。
技术介绍
1、红外场景仿真技术是一种基于计算机技术并用于模拟红外辐射和热传输的技术，被广泛应用于红外传感器和红外成像系统的开发、测试和评估。在红外场景中，辐射和传输是非常重要的物理过程。目前已经建立了多种红外辐射和传输模型，例如辐射热力学模型、辐射传输方程等，这些模型可以用于计算红外辐射的传输过程，从而生成辐射图像和红外场景。为了检验仿真的正确性与真实性，可以使用建立真实的典型场景并通过红外场景仿真技术进行模拟，在真实场景中使用红外传感器(例如红外探测器、红外相机等)监测实际数据，随后将仿真数据与实测数据做进一步对比论证，用于指导实际工作，这其中传感器处的辐射照度即可作为认定仿真准确性的指标之一。
2、为了计算仿真场景中在传感器处产生的辐射照度，现有的技术方案如下：
3、(1)针对红外扩展进行计算，通过对红外扩展源表面划分网格面源，将红外扩展源之间的辐射计算转化为网格面源之间的辐射计算；通过循环遍历网格面源，累加计算网格面源的辐射照度缓存；通过计算多级辐射照度缓存，进而获得红外扩展源表面的辐射照度分布。
4、(2)考虑日地距离变化、地影区以及点源透过率函数对计算结果所带来的影响，提供一种卫星相机入瞳处太阳辐射照度计算方法，包括：s1：获得卫星定点经度和卫星当地时间；s2：计算获得卫星星下点的太阳入射角；s3：通过太阳入射角、地球的直径和静止同步轨道卫星的高度，判断静止同步轨道卫星此时是否处于地影区；s4：计算
5、(3)提供一种光源光谱辐射照度的计算方法，该方法采用多个滤光片得到光源在每一预设波长处的第二测量值以及在没有滤光片时光源在每一预设波长处的第一测量值，结合第一测量值和第二测量值、以及每一滤光片的带通范围内除预设波长外每一波长的光对预设波长处的光谱辐射照度贡献比例与预设波长处光谱辐射照度的准确值之间的关系，计算得到光源光谱辐射照度的准确值。
6、(4)提供一种恒星辐射照度相对测量方法，该方法包括以下步骤：获取标准恒星的图像；计算图像中恒星区域去除背景后的像素点灰度总和作为当前标准恒星的灰度；根据当前标准恒星距离天顶的角度计算大气透过率，并根据当前标准恒星的灰度及大气透过率计算当前标准恒星在大气层外的灰度；获得多颗标准恒星在大气层外的灰度,并根据恒星星表数据获取对应标准恒星在大气层外的辐射照度，得到辐射照度与灰度的拟合公式；采集待测恒星的图像，并计算待测恒星在大气层外的灰度，根据所述拟合公式得到辐射照度。
7、然而，上述技术方案中，存在以下缺点：只针对单个红外扩展源辐射目标进行计算；只针对特定条件下特定场景而进行计算，局限性较大；依靠硬件条件实现对真实场景进行计算而无法应用于仿真场景；需要依靠除目标数据之外的其它数据进行计算。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术实施例提供了一种基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，包括步骤：
3、获取光线追踪模块依据第一场景配置文件进行第一次渲染得到的目标蒙版信息图像，依据第二场景配置文件进行第二次渲染得到的红外场景的辐亮度图像、深度信息图像和位置信息图像，并获取传感器位置信息、传感器视场角和传感器观察方向；
4、利用所述目标蒙版信息图像对所述辐亮度图像进行标记，得到目标辐亮度区域图像；
5、将所述红外场景按照所述目标辐亮度区域图像的分辨率分为若干视锥体，其中，所述若干视锥体与所述红外场景中的物体表面相交形成若干面元；
6、结合所述目标辐亮度区域图像、所述深度信息图像、所述位置信息图像、所述传感器位置信息、所述传感器视场角和所述传感器观察方向，由立体角投影定理计算每个所述面元在所述传感器处产生的辐射照度；
7、将若干面元在所述传感器处产生的辐射照度进行累加，得到红外场景对所述传感器产生的辐射照度。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述第二场景配置文件与所述第一场景配置文件的场景光照条件不同；
9、所述第一次渲染和所述第二次渲染时传感器与红外场景的相对位置相同。
10、在本专利技术的一个实施例中，获取传感器位置信息、传感器视场角和传感器观察方向，包括：
11、从所述第一场景配置文件或所述第二场景配置文件中获取所述传感器位置信息、传感器视场角和传感器观察方向。
12、在本专利技术的一个实施例中，利用所述目标蒙版信息图像对所述辐亮度图像进行标记，得到目标辐亮度区域图像，包括：
13、利用所述目标蒙版信息图像对所述辐亮度图像中的非0值区域进行标记，得到所述目标辐亮度区域图像。
14、在本专利技术的一个实施例中，将红外场景按照所述目标辐亮度区域图像的分辨率分为若干视锥体，所述若干视锥体与所述红外场景中的物体表面相交形成若干面元，包括：
15、由传感器发出的到达所述目标辐亮度区域图像中每个像素四个角的射线构成一个四棱锥，由到达多个像素的射线构成多个四棱锥，得到所述若干视锥体；
16、所述若干视锥体与红外场景中的物体表面相交形成若干四边形；
17、将每个所述四边形近似为四个点共面的四边形，由若干四个点共面的四边形形成所述若干面元。
18、在本专利技术的一个实施例中，结合所述目标辐亮度区域图像、所述深度信息图像、所述位置信息图像、所述传感器位置信息、所述传感器视场角和所述传感器观察方向，由立体角投影定理计算每个所述面元在所述传感器处产生的辐射照度，包括：
19、结合所述位置信息图像和所述传感器位置信息计算所述所述传感器观察方向与所述视锥体的垂线之间夹角的余弦值；
20、结合所述辐亮度图像和所述传感器视场角计算目标四边形的长度和宽度，其中，所述目标四边形为与视锥体的垂线垂直的平面，且所述目标四边形经过所述视锥体的垂线与所述面元的交点；
21、结合所述目标四边形的长度和宽度、所述深度信息图像计算所述目标四边形对所述传感器产生的第一立体角；其中，所述目标四边形对所述传感器产生的第一立体角与所述面元对所述传感器产生的第二立体角相等；
22、结合所述目标辐亮度区域图像、所述夹角的余弦值和所述第二立体角，由立体角投影定理计算每个所述面元在所述传感器处产生的辐射照度。
23、在本专利技术的一个实施例中，结合所述位置信息图像和所述传感器位置信息计算所述传感器观察方向与所述视锥体的垂线之间夹角的余弦值，包括：
24、将所述位置信息图像与所述传感器位置信息作差得到所述视锥体的垂线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，所述第二场景配置文件与所述第一场景配置文件的场景光照条件不同；
3.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，获取传感器位置信息、传感器视场角和传感器观察方向，包括：
4.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，利用所述目标蒙版信息图像对所述辐亮度图像进行标记，得到目标辐亮度区域图像，包括：
5.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，将红外场景按照所述目标辐亮度区域图像的分辨率分为若干视锥体，所述若干视锥体与所述红外场景中的物体表面相交形成若干面元，包括：
6.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，结合所述目标辐亮度区域图像、所述深度信息图像、所述位置信息图像、所述传感器位置信息、所述传感器视场角和所
7.根据权利要求6所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，结合所述位置信息图像和所述传感器位置信息计算所述传感器观察方向与所述视锥体的垂线之间夹角的余弦值，包括：
8.根据权利要求6所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，结合所述辐亮度图像和所述传感器视场角计算目标四边形的长度和宽度，包括：
9.根据权利要求6所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，结合所述目标四边形的长度和宽度、所述红外场景深度信息图像计算所述目标四边形对所述传感器产生的第一立体角，包括：
10.根据权利要求1或6所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，每个所述面元在所述传感器处产生的辐射照度为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，所述第二场景配置文件与所述第一场景配置文件的场景光照条件不同；
3.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，获取传感器位置信息、传感器视场角和传感器观察方向，包括：
4.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，利用所述目标蒙版信息图像对所述辐亮度图像进行标记，得到目标辐亮度区域图像，包括：
5.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，将红外场景按照所述目标辐亮度区域图像的分辨率分为若干视锥体，所述若干视锥体与所述红外场景中的物体表面相交形成若干面元，包括：
6.根据权利要求1所述的基于光线追踪模块的红外场景定量辐射照度计算方法，其特征在于，结合所述目标辐...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴鑫，范可，郭昭祥，时宇昂，薛莲，蔡雯琳，朱紫辉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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