基于光線追跡的光學(xué)載荷成像仿真方法研究.pdf

1、在天基空間監(jiān)視系統(tǒng)相關(guān)課題的研究過程中，為了解決目標(biāo)識別、確認(rèn)與跟蹤算法的仿真與驗證、可見光相機的可行性分析和相關(guān)參數(shù)的選取等關(guān)鍵技術(shù)問題，需要獲取可見光相機對空間目標(biāo)的成像信息。在真實成像信息難以獲取的前提下，采用數(shù)字圖像生成的方法獲取仿真圖像，是現(xiàn)階段采用的主要方法。
　　本文以天基可見光監(jiān)視系統(tǒng)的成像過程為研究背景，對成像鏈路的各個組成部分進行了模型的構(gòu)建，最終設(shè)計并實現(xiàn)了基于光線追跡的光學(xué)載荷成像仿真系統(tǒng)，為后續(xù)的研究工作

2、提供了基礎(chǔ)。首先，根據(jù)數(shù)字圖像生成系統(tǒng)的設(shè)計要求，對數(shù)字圖像生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做了總體性的設(shè)計。分析了天基空間監(jiān)視系統(tǒng)的成像過程，確立了成像仿真系統(tǒng)所需要建立的模型；根據(jù)這些模型對系統(tǒng)的要求，結(jié)合圖像生成系統(tǒng)的設(shè)計思想，確定了數(shù)字圖像生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和各個功能模塊，闡述了各功能模塊所包含的內(nèi)容及實現(xiàn)的功能，最終確定了數(shù)字圖像生成系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。其次，根據(jù)天基可見光相機的成像過程，對成像鏈路進行了模型的構(gòu)建。分析并建立了目標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)模型，在目

3、標(biāo)三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，充分利用光源特性模型、漫反射光線模型，對目標(biāo)的反射光譜特性進行了計算；利用ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件中的光學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)和物理特性建模；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)成像關(guān)系，對理想光學(xué)系統(tǒng)成像仿真、光線追跡成像仿真、基于傳遞函數(shù)的成像仿真實現(xiàn)的原理進行了詳細(xì)闡述。最后，在Visual C++6.0編譯環(huán)境下，采用OpenGL技術(shù)、Matfor、插件等功能，構(gòu)建了基于光線追跡的光學(xué)載荷成像仿真系統(tǒng)，并對成像仿