一種基于快速射線追蹤的毫米波輻射亮溫獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于快速射線追蹤的毫米波輻射亮溫獲取方法，包括S1獲得待測場景中立體目標(biāo)表面微面元；S2根據(jù)待測場景設(shè)置的視場范圍和掃描角度間隔建立成像平面，根據(jù)位于成像平面上的像素點(diǎn)坐標(biāo)與仿真中接收場景輻射信號天線的位置獲得掃描射線依次遍歷各像素點(diǎn)，獲得多個(gè)觀測方向上的掃描射線；S3根據(jù)微面元和所述掃描射線并采用射線追蹤算法獲得輻射信號傳輸路徑；S4根據(jù)目標(biāo)毫米波發(fā)射率和所述輻射信號傳輸路徑，獲得不同觀測方向上到達(dá)所述天線處的毫米波輻射亮溫。本發(fā)明能高效、準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)場景毫米波輻射亮溫分布，為復(fù)雜場景毫米波輻射特性研究提供更多的有用信息。
【專利說明】
-種基于快速射線追蹤的毫米波福射亮溫獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于無源微波遙感與探測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種基于快速射線追 蹤的復(fù)雜場景毫米波福射亮溫計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于復(fù)雜場景的毫米波福射亮溫計(jì)算是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)也是難點(diǎn)。對于較為簡單 的立體結(jié)構(gòu)目標(biāo)，通常可W通過構(gòu)造實(shí)體幾何法(CSG)對場景目標(biāo)進(jìn)行=維幾何表示，直接 獲取模型表面的法向量等幾何特征信息，能夠很方便地對場景中毫米波福射信號進(jìn)行模擬 計(jì)算，發(fā)表的文獻(xiàn)有《電子與信息學(xué)報(bào)》的《地物微波福射亮溫的圖像模擬方法》。Maciej等 人在《3D rendering of passive millimeter-wave scenes using modified open source software》提出了基于一種開源擅染軟件Blender的毫米波福射計(jì)算方法，利用 Blender中的射線追蹤包對復(fù)雜場景中的福射信號進(jìn)行亮溫追蹤計(jì)算。在上述現(xiàn)有技術(shù)中， 對于復(fù)雜場景的射線追蹤而言，CSG很難建立復(fù)雜目標(biāo)的幾何模型無法完成對復(fù)雜目標(biāo)的 射線追蹤，Blender擅染法無法真實(shí)地模擬復(fù)雜場景中福射信號多次發(fā)射過程，運(yùn)必然會對 仿真結(jié)果的真實(shí)性產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對當(dāng)前的應(yīng)用需求W及現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于快速射線追蹤 的毫米波福射亮溫獲取方法，目的在于加快射線與目標(biāo)表面的求交過程，有效地模擬復(fù)雜 場景中的多次反射和陰影的效果，提高復(fù)雜場景的福射亮溫計(jì)算效率和計(jì)算準(zhǔn)確度。
[0004] 本發(fā)明提供了一種基于快速射線追蹤的毫米波福射亮溫獲取方法，包括下述步 驟：
[0005] Sl:獲得待測場景中立體目標(biāo)表面微面元；
[0006] 例如，可W先建立復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)目標(biāo)幾何模型，并通過網(wǎng)格剖分得到立體目標(biāo)表 面=角微面元模型；
[0007] S2:根據(jù)所述待測場景設(shè)置的視場范圍和掃描角度間隔建立成像平面，所述成像 平面為視場范圍按所述掃描角度間隔離散化后的結(jié)果;根據(jù)位于所述成像平面上的像素點(diǎn) 坐標(biāo)與仿真中接收場景福射信號天線的位置獲得掃描射線，依次遍歷各像素點(diǎn)，獲得 多個(gè)觀測方向上的掃描射線；
[0008] 其中，掃描角度間隔由天線半功率波束寬度內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)目確定;像素點(diǎn)橫坐標(biāo)為 該觀測方向方位角，縱坐標(biāo)為該觀測方向俯仰角；
[0009] S3:根據(jù)射線追蹤算法獲得福射信號傳輸路徑；
[0010] S31:判斷第a個(gè)觀測方向上的掃描射線與所述微面元是否有交點(diǎn)，若是，則獲 得福射信號當(dāng)前反射路徑，存入當(dāng)前反射路徑traceb=i，并進(jìn)入步驟S32;若否，則所述掃描 射線;1。,,為反射背景，并進(jìn)入步驟S34;
[0011] 其中，射線與所述微面元的交點(diǎn)p(i，j)可W通過掃描射線與平面的求交運(yùn)算來確 定;福射信號的當(dāng)前反射路徑可W通過菲涅爾反射定理來確定；
[0012] S32:判斷當(dāng)前反射路徑與所述微面元是否有交點(diǎn)，若是，則進(jìn)入步驟S33，若否，貝U 當(dāng)前反射路徑為反射背景，并進(jìn)入步驟S34;
[0013] S33:獲得下一個(gè)反射路徑，存入反射路徑traceb=b+i，并轉(zhuǎn)入步驟S32;
[0014] S34:由已存入反射路徑TRACEa= 得到所述觀測方向上福射信號 的傳輸路徑，a = a+1，返回至步驟S31;
[0015] 其中，所述反射路徑包括相交面元和入射角；
[0016] S4:根據(jù)目標(biāo)毫米波發(fā)射率和福射信號傳輸路徑，計(jì)算不同觀測方向上到達(dá)所述 天線處的毫米波福射亮溫。
[0017] 更進(jìn)一步地，在步驟Sl中，面元節(jié)點(diǎn)信息和節(jié)點(diǎn)信息分別W面元表和節(jié)點(diǎn)表的形 式導(dǎo)入，目標(biāo)微面元模型可表示為:M= {N，F(xiàn)};其中，N= {m: l《i《CN}是節(jié)點(diǎn)表，Cn是節(jié)點(diǎn) 總數(shù);在直角坐標(biāo)系中，m= (Xi，yi, Zi)表示微面元模型中的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，Xi、yi和Zi分別表示 節(jié)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的；維坐標(biāo);F={fj: j《Cp}是面元表，Cf是面元總數(shù);fj=(nvi，nv2, nv3)表示微面元在面元表中的第j個(gè)面元，其中（nvi，nv2，nv3)表示微面元。的；個(gè)頂點(diǎn)分別 為節(jié)點(diǎn)表中的第vl、v2、v3個(gè)節(jié)點(diǎn)；
[001引更進(jìn)一步地，在步驟S2中，視場范圍包括橫向掃描范圍出can和縱向掃描范圍Vscan, 其中橫向掃描范圍Hscan即為方位角范圍，縱向掃描范圍Vscan即為俯仰角范圍；將Hscan與Vscan 分別W等角度間隔進(jìn)行離散化，得到橫向掃描序列Hscan=化1山，…，hm}及縱向掃描序列 Vscan= {V1，V2，'。，Vn}，由掃描序列即可得到二維成像平面P= {pi,j: j《n}，其 中像素點(diǎn)坐標(biāo)Pi，f化I，V山h功方位角，V功俯仰角；
[0019] 更進(jìn)一步地，在步驟S2中，將目標(biāo)坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，將觀測點(diǎn)旋轉(zhuǎn)至X軸正半 軸，坐標(biāo)為(D，0，0)，其中D為觀測距離，旋轉(zhuǎn)矩陣R可表示為：
[0020]
[0021 ]其中，曰、盼別為觀測俯仰角和方位角，由此像素點(diǎn)幾何坐標(biāo)可表示為Pi，j= {〇,拆tan化i)， D*tan(Vj)/cos(hi)}，得至I源始坐標(biāo)系中掃描射線向量
；
[0022] 更進(jìn)一步地，在步驟S3中，在遍歷離散點(diǎn)過程中，通過建立目標(biāo)包圍盒W減少線面 求交次數(shù)，具體實(shí)現(xiàn)包括:將節(jié)點(diǎn)表進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后投影到成像平面，目陽/ =F*R，通過戶的 y坐標(biāo)及Z坐標(biāo)分布區(qū)間確定包圍盒投影范圍，對投影范圍外的像素點(diǎn)可直接判斷為背景， 不必與目標(biāo)面元進(jìn)行線面求交運(yùn)算；
[0023] 更進(jìn)一步地，在步驟S3中，利用微面元外法線方向與掃描射線的夾角關(guān)系，剔除被 目標(biāo)自身遮擋的部分面元；
[0024] 其中，任一微面元fj外法線方向向量由對應(yīng)頂點(diǎn)n V1、n V 2、n V 3通過
^確定，^與射線是夾角可通過如下表達(dá)式
計(jì) 算得出，若COS目<0，則目>90°該面元可見，反之該面元不可見;對面元表F中各面元逐一判定， 取得候選面元表Fiisti;
[0025] 更進(jìn)一步地，在步驟S3中，利用一種用于光線與=角形網(wǎng)格求交運(yùn)算的剔除算法， 加快毫米波福射射線與目標(biāo)面元簇的求交過程。算法中，一條射線被定義為兩個(gè)非平行平 面的交線，通過=角形和測試平面的相交判斷，快速剔除與射線不相交的目標(biāo)面元；
[0026] 其中第一測試平面1法向量由射線京與原點(diǎn)到觀測點(diǎn)P的連線5聲確定，即
第二測試平面2法向量由射線另。與第一測試平面1法向量確定，即 面元節(jié)點(diǎn)與平面位置關(guān)系，可由節(jié)點(diǎn)到平面距離確定，具體實(shí)現(xiàn)包括:首 先，計(jì)算候選面元表Fiisti中各節(jié)點(diǎn)到第一測試平面1距灣
，由于只需判斷 dti正負(fù)，計(jì)算過程中忽略分母;其次，逐一遍歷面元表，判斷=角面元各節(jié)點(diǎn)到第一測試平 面1距離的正負(fù)，若3個(gè)節(jié)點(diǎn)全為正或全為負(fù)，則判定該面元不可見，取得候選面元表Fiist2; 最后，遍歷候選面元表Flist2,判斷候選面元表Flist2中各節(jié)點(diǎn)到第二測試平面2距離，取得候 選面兀表Flist3。
[0027] 更進(jìn)一步地，在步驟S3中，采用一種射線與=角形快速求交方法，具體實(shí)現(xiàn)包括:首 先，定義射
0為射線起點(diǎn)，單位向量D為射線方向向量，定義=角面上任一點(diǎn) T(u,v) = (1-u-v)Vo+uVi+vV2,（11,￥)是；角形相對坐標(biāo)，滿足11>0，￥>0，11+￥《1，則射線 與S角面元交點(diǎn)可定義為0+訪=(I-U-V) V〇+uVi+vV2;其次，令垃=V廣Vo瓜=V2-V0，T=O-Vo，利用 線性代數(shù)相關(guān)的知識，該式可被表示3
， 解得該方程即可求得義點(diǎn)T(u, V) = (l-u-v)V〇+uVi+vV2，滿足U^O，V^O，u+v《1;然后，對候 選面元表Flist3逐一求解，若不存在交點(diǎn)，則判斷該面元不可見，若存在一個(gè)或多個(gè)交點(diǎn)，貝U 取距離觀測點(diǎn)最近的交點(diǎn)P( i，j )所在面元作為反射面元fNext。
[002引更進(jìn)一步地，在步驟S4中，沿福射路徑進(jìn)行亮溫計(jì)算，應(yīng)當(dāng)根據(jù)公式TB(I) = Tiei+ 沿福射信號傳輸路徑從福射源最后一級開始計(jì)算，直到福射信號到達(dá)天線 處。
[0029] 其中，Ti、ei和Tbw分別為第i級福射源的物理溫度、發(fā)射率和福射亮溫，Tb(W)為反 射方向上第i+1級福射源的福射亮溫。
[0030] 如上可知，通過使用本發(fā)明所提供的快速射線追蹤方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜目標(biāo)場 景中毫米波福射信號傳輸路徑的快速、準(zhǔn)確模擬，為場景福射亮溫及福射特性數(shù)據(jù)高效準(zhǔn) 確地提供求解和分析的方法。
【附圖說明】
[0031 ]圖I為基于快速射線追蹤的毫米波福射亮溫計(jì)算方法的流程示意圖；
[0032] 圖2為基于實(shí)孔徑福射計(jì)掃描成像機(jī)制的掃描示意圖，對視場范圍進(jìn)行等角度間 隔離散化，建立成像平面，由像素點(diǎn)和觀測點(diǎn)確定掃描射線，與場景目標(biāo)進(jìn)行線面求交運(yùn) 算；
[0033] 圖3為判斷面元自身遮擋示意圖，利用面元法向量;;與入射向量之間的方向夾 角關(guān)系，對目標(biāo)自身遮擋情況進(jìn)行判斷；（a)為可見面元的面元法向量與入射向量夾角關(guān)系 示意圖，（b)為不可見面元的面元法向量與入射向量夾角關(guān)系示意圖；
[0034] 圖4為測試平面與=角面元位置關(guān)系示意圖，如果=角面元與第一測試平面1和第 二測試平面2都不相交，則可W判斷該射線與面元必不相交，如圖中的面元5;如果面元僅與 其中一個(gè)平面相交，則該面元與射線也不相交，如面元2和面元4;如果面元與兩個(gè)平面都相 交，則可W判定射線可能與該=角面元相交，如面元1和面元3;
[0035] 圖5為S角面元平移變換過程示意圖，其中Vo、Vi、V2為S角面元的頂點(diǎn)坐標(biāo)，1=[- D，Vi-Vo，V2-V0]為坐標(biāo)變換矩陣；（a)為原始坐標(biāo)系中面元與射線位置關(guān)系示意圖，（b)為對 原始坐標(biāo)進(jìn)行平移變換后面元與射線位置關(guān)系示意圖；
[0036] 圖6為沿福射信號傳輸路徑遞歸計(jì)算亮溫示意圖，圖中觀測點(diǎn)處接收到的亮溫值 等于當(dāng)前面元自身福射與反射方向上的福射值之和；
[0037] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)幾何模型與微面元模型圖；（a)為目標(biāo)幾何模型，（b)為 目標(biāo)微面元模型；
[0038] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例的場景亮溫分布仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0040] 實(shí)施例:實(shí)現(xiàn)平靜海面艦船目標(biāo)場景的毫米波福射圖像模擬。
[0041 ]本發(fā)明實(shí)施例中的基于快速射線追蹤的毫米波福射亮溫計(jì)算方法的流程示意圖， 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中的基于快速射線追蹤的毫米波福射亮溫計(jì)算方法主要包括下 述的步驟：
[0042] 步驟1，建立復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)目標(biāo)幾何模型，并通過網(wǎng)格剖分建立立體目標(biāo)微面元模 型，如圖7所示；
[0043] 較佳的，為使微面元模型能夠準(zhǔn)確表達(dá)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)使面元剖分足夠細(xì)，本 例中微面元數(shù)目為13608,節(jié)點(diǎn)數(shù)目為6806;面元節(jié)點(diǎn)信息和節(jié)點(diǎn)信息分別W面元表和節(jié)點(diǎn) 表的形式導(dǎo)入，目標(biāo)微面元模型可表示為：
[0044] M={N,F}
[0045] 其中，N={m:l《i《CN}是節(jié)點(diǎn)表，Cn是節(jié)點(diǎn)總數(shù);在直角坐標(biāo)系中，m=(xi，yi， Zi)，表示微面元模型中的第i各頂點(diǎn)，xi、yi和Zi分別表示節(jié)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的S維坐標(biāo)； F = {f j: 1《j《Cf}是面元表，Cf是面元總數(shù);面元f j = (nvi，nv2，nv3)為S角微面元頂點(diǎn)的序 號；
[0046] 步驟21，設(shè)定仿真視場范圍Hscan二20% Vscan二20%觀測俯仰角-30° (俯視），觀測方 位角140° (與X軸夾角），觀測距離1km;將Hscan與VscanWO.01°角度間隔進(jìn)行離散化，得到橫向 掃描序列出can=化1，h2，? ? ?，h200〇}及縱向掃描序列Vscan= { Vl，V2，? ? ?，V200〇}，建立二維成像平 面P={pi,j: l《i《2000，l《 j《2000}，如圖2所示，其中像素點(diǎn)坐標(biāo)PiJ =化i，vj};
[0047]步驟22,將目標(biāo)坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，將觀測點(diǎn)旋轉(zhuǎn)至X軸正半軸，坐標(biāo)為(D，0, 0)，其中D為觀測距離，旋轉(zhuǎn)矩陣R可表示為：
[004引
[0049] 其中，曰、盼別為觀測俯仰角和方位角，由此像素點(diǎn)幾何坐標(biāo)可表示為Pij= {〇,的tan(hi)， D*tan(Vj)/cos化i)}，得到原始坐標(biāo)系下掃描射線向量
；
[0050] 步驟31，利用微面元外法線方向與掃描射線的夾角關(guān)系，剔除被目標(biāo)自身遮擋的 部分面元，如圖3所示；任一微面元f j外法線方向向量由對應(yīng)頂點(diǎn)nvi、nv2、nv3通過
確定，^與射線戶^"7夾角可通過如下表達(dá)^^
計(jì)算得出，若cos0<〇,則0〉9〇°該面元可見，反之該面元不可見;對面元表F中各面元逐一判 定，取得候選面元表Flistl;
[0051] 步驟32,運(yùn)用射線與=角面元快速剔除算法，建立相交于射線處的兩個(gè)測試平面， 快速剔除與射線不相交的面元，如圖4所示;第一測試平面1法向量由射線與原點(diǎn)到觀 測點(diǎn)P的連線^確定，恥
，第二測試平面2法向量由射線,與第一測試 平面1法向量確定，即》^二7?:。^^?;^;面元節(jié)點(diǎn)與平面位置關(guān)系，可由節(jié)點(diǎn)到平面距離確 定，具體實(shí)現(xiàn)包括：首先，計(jì)算候選面元表Fiisti中各節(jié)點(diǎn)到第一測試平面1距離
由于只需判斷dti正負(fù)，計(jì)算過程中可忽略分母;其次，逐一遍歷面元表， 判斷S角曲元各節(jié)點(diǎn)到第一測試平面1距離的正負(fù)，若3個(gè)節(jié)點(diǎn)全為正或全為負(fù)，則判定該 面元不可見，取得候選面元表Flist2 ;最后，遍歷候選面元表Flist2，判斷候選面元表Flist2中各 節(jié)點(diǎn)到第二測試平面2距離，取得候選面元表Fiist3。
[0052] 步驟33,運(yùn)用射線與=角形快速求巧方法，確定掃描射線與目標(biāo)面元的交點(diǎn)P(i， j)，如圖5所示;首先，定義射結(jié)
0為射線起點(diǎn)，單位向量D為射線方向向量， ^角面上任一點(diǎn)可定義為T(u，v) = (I-U-V)V〇+uVl+vV2,（11，￥)是^角形相對坐標(biāo)，滿足 0，v>0，u+v《l，則射線與S角面元交點(diǎn)可定義為0+tD= (l-u-v)V〇+uVi+vV2,其次，令Ei = V廣Vo，E2 = V2-Vo，T = O-Vo，利用線性代數(shù)相關(guān)的知識，該式可表示如下：
[0化3]
[0化4]解得該方程即可求得交點(diǎn)1'(11,￥) = (1-11-￥)￥〇+11￥1+￥￥2，滿足11>0，￥>0，11+￥《1; 然后，對候選面元表Flist3逐一求解，若不存在交點(diǎn)，則判斷該面元不可見，若存在一個(gè)或多 個(gè)交點(diǎn)，則取距離觀測點(diǎn)最近的交點(diǎn)P(i，j)所在面元作為反射面元fNext。若交點(diǎn)存在，根據(jù) 菲涅爾反射定理，確定福射信號反射路徑，遞歸調(diào)用W上求交過程;若交點(diǎn)不存在，則判斷 反射背景；
[0055] 步驟4,基于微面元福射模型，根據(jù)福射信號傳輸路徑，根據(jù)毫米波福射公式Tb(I) = Tiei巧B(i+i)(l-ei)，當(dāng)前面元亮溫等于面元自身福射與反射方向上福射亮溫之和，如圖6 所示。計(jì)算福射計(jì)處接收亮溫時(shí)，應(yīng)當(dāng)沿著福射信號傳輸路徑，從福射源最后一級開始，反 向計(jì)算遞歸計(jì)算傳輸路徑結(jié)束。
[0056] 其中，Ti、ei和Tbw分別為第i級福射源的物理溫度、發(fā)射率和福射亮溫，Tb(W)為反 射方向上第i+1級福射源的福射亮溫。
[0057] 經(jīng)過上述步驟，得到場景亮溫分布仿真結(jié)果，如圖8所示。
[0058] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于快速射線追蹤的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，包括下述步驟： S1:獲得待測場景中立體目標(biāo)表面微面元； S2:根據(jù)所述待測場景設(shè)置的視場范圍和掃描角度間隔建立成像平面，根據(jù)位于所述 成像平面上的像素點(diǎn)坐標(biāo)與仿真中接收場景輻射信號天線的位置獲得掃描射線，依次 遍歷各像素點(diǎn)，獲得多個(gè)觀測方向上的掃描射線;其中，所述成像平面為視場范圍按所述掃 描角度間隔離散化后的結(jié)果； S3:根據(jù)所述微面元和所述掃描射線并采用射線追蹤算法獲得輻射信號傳輸路徑； S4:根據(jù)目標(biāo)毫米波發(fā)射率和所述輻射信號傳輸路徑，獲得不同觀測方向上到達(dá)所述 天線處的毫米波輻射亮溫。2. 如權(quán)利要求1所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，步驟S3具體為： S31:判斷第a個(gè)觀測方向上的掃描射線^_與所述微面元是否有交點(diǎn)，若是，則獲得輻 射信號當(dāng)前反射路徑，存入當(dāng)前反射路徑traceb#，并進(jìn)入步驟S32;若否，則所述掃描射線 為反射背景，并進(jìn)入步驟S34; S32:判斷當(dāng)前反射路徑與所述微面元是否有交點(diǎn)，若是，則進(jìn)入步驟S33,若否，則當(dāng)前 反射路徑為反射背景，并進(jìn)入步驟S34; S33:獲得下一個(gè)反射路徑，存入反射路徑traCeb=b+1，并轉(zhuǎn)入步驟S32; S34:由已存入反射路徑TRACEa= {tracei: Ki彡Μ得到所述觀測方向上福射信號的傳 輸路徑，a = a+l，返回至步驟S31;其中a為各觀測方向序號，1彡a彡P(guān)C，PC為成像平面上像素 點(diǎn)數(shù)目。3. 如權(quán)利要求2所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，通過掃描射線與平面的 求交運(yùn)算來確定射線與所述微面元的交點(diǎn)P(i，j);通過菲涅爾反射定理來確定福射信號的 當(dāng)前反射路徑。4. 如權(quán)利要求2-3任一項(xiàng)所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，通過建立目標(biāo) 包圍盒以減少線面求交次數(shù)，具體包括:將節(jié)點(diǎn)表進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后投影到成像平面，即F'= F*R，通過F'的y坐標(biāo)及z坐標(biāo)分布區(qū)間確定包圍盒投影范圍，對投影范圍外的像素點(diǎn)可直接 判斷為背景，不必與目標(biāo)面元進(jìn)行線面求交運(yùn)算。5. 如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，利用微面元外 法線方向與掃描射線的夾角關(guān)系，剔除被目標(biāo)自身遮擋的部分面元； 其中，任一微面元fj外法線方向向量由對應(yīng)頂點(diǎn)n v 1、n v 2、n v 3通過?確定，?與射線夾角可通過如下表達(dá)另計(jì)算得出，若cos0〈〇,則θ>90°該面元可見，反之該面元不可見;對面元表F中各面元逐一判 定，取得候選面元表Fiisti。6. 如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，利用一種用于 光線與三角形網(wǎng)格求交運(yùn)算的剔除算法，加快毫米波輻射射線與目標(biāo)面元簇的求交過程。7. 如權(quán)利要求6所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，將一條射線定義為兩個(gè) 非平行平面的交線，通過三角形和測試平面的相交判斷，快速剔除與射線不相交的目標(biāo)面 元； 其中第一測試平面法向量由射線與原點(diǎn)到觀測點(diǎn)P的連線#確定，即 ^ = 第二測試平面法向量由射線與第一測試平面法向量確定，即 f =?ν_ xf ;面元節(jié)點(diǎn)與平面位置關(guān)系由節(jié)點(diǎn)到平面距離確定。8.如權(quán)利要求1所述的毫米波輻射亮溫獲取方法，其特征在于，在步驟S4中，根據(jù)公式 TB(i) = Tiei+TB(i+i)(l_ei)沿福射信號傳輸路徑從福射源最后一級開始計(jì)算，直到福射信號 到達(dá)天線處； 其中，Ti、ei和TB⑴分別為第i級輻射源的物理溫度、發(fā)射率和輻射亮溫，TB(i+1)為反射方 向上第i+1級輻射源的輻射亮溫。
【文檔編號】G01J5/00GK105953925SQ201610389758
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】胡飛, 郎量, 賀鋒, 程亞運(yùn), 戚博, 劉斯遠(yuǎn), 何小琴
【申請人】華中科技大學(xué)