在執(zhí)行對空間目標跟蹤,捕獲等空間任務時,需要對空間場景中的各種目標進行成像觀測。但由于一些因素的限制,無法獲得空間目標在各種姿態(tài)和光照條件下的實際成像結果,且開展此類實際實驗成本太高;因此開展地基光學成像仿真模型與方法研究對于空間目標成像觀測具有重要的應用價值。本課題將以地基光學仿真成像仿真觀測實驗為背景,具有復雜表面的空間目標為目標,深入研究和討論空間目標的光學特性建模和成像仿真計算方法。論文的主要研究工作包括以下三個方面:（1）復雜表面空間目標的幾何特性和光學特性建模,提出了針對復雜表面空間目標的幾何結構建模方法,利用有限元分析軟件將模型進行網(wǎng)格劃分,并著重對微表面尺度較大的目標部件利用分形幾何思想進行進一步幾何結構模型構造,經(jīng)過實驗驗證這種方法能有效的表示出微表面尺寸較大的表面的特性;并針對空間目標表面不同材質提出了適合每種材質特性的光學特性模型,且實驗驗證其光學特性模型符合實際材質在光線下的性質。（2）仿真成像輻射特性解算,成像仿真主要目的是求出成像場景中相機像面每個像素點的像素值,論文中采用光線追蹤算法理論探討仿真成像計算方法,使用投影相機模型解決物像成像變換關系,并利用輻射... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

OpenGL的圖形渲染管線

所構建空間目標幾何結構模型只構建目標大概形貌及部件相對位置結構，不需要數(shù)據(jù)精確且精細化的模型。在空間目標結構構造中，要對參考目標進行結構簡化，忽略目標結構中的細小部分和復雜的連接部分，使得最后目標等效為相對簡單幾何形狀的組合。本論文空間目標參考模型為嫦娥四號著陸器[23][24]，依照空間目標構件材質的不同，在論文中將目標整體主要分割為三個部分：著陸器主體、太陽能帆板和四個支撐腳，論文中空間目標的尺寸為按照實際圖片比例模擬，沒有任何參考價值，僅模擬出與實際目標相似的幾何形狀。其部件模型如圖2-1所示：圖2-1嫦娥四號著陸器模型為了構建空間目標整體幾何結構，需要利用3Dmax軟件分別將目標的每一

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-7-部分分別進行幾何建模，之后再進行拼接組裝，其具體示例如圖2-3所示：圖2-2空間目標幾何模型具體尺寸圖2-3空間目標幾何結構模型經(jīng)過對空間目標不同部件的幾何建模和組裝，已經(jīng)實現(xiàn)了對空間目標三維幾何結構的重構；由于每個組件幾何形狀差異較大，為了方便后續(xù)的目標光學特性分析和成像仿真等工作，需要將目標組件進行三角面元劃分。三角面元劃分是對目標三維幾何結構中的表面進行離散化處理，從曲線曲面模型中采樣得到目標表面采樣點，即可實現(xiàn)目標表面的三角網(wǎng)格化模型[25]。因此，在將每部分組件模型構造完成后，需要利用3Dmax軟件導出其stl文件，此文件中三維模型可以被相對分散分布地三角形面片近似表示；對于三角形面片來說，它的組成主要包括：三角形3個頂點的三維坐標和三角形面片的法矢量。stl文件的二進制文件的組成是先編寫模型整體信息：文件起始儲存三維結構名的頭文件占用80字節(jié)，4個字節(jié)的整數(shù)來描述模型的三角面片個數(shù)，之后依次編寫每個三角面元信息，并且每個面元的信息都是用固定字節(jié)數(shù)表示的。每個三角面片占用固定的50個字節(jié)，依次是3個4字節(jié)浮點數(shù)(角面片的法矢量)，3個4字節(jié)浮點數(shù)(1個頂點的坐標)，3個4字節(jié)浮點數(shù)(2個頂點的坐標)，3個4501050102070102030845°302

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于輻射傳輸方程高階球諧近似模型的時域DOT/FDOT成像方法研究[D]. 馬文娟.天津大學 2012
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