基于红外物理学和流体动力学的海面船只红外尾迹真实感绘制

发布时间：2018-04-12 18:17

  本文选题：自然景象模拟 + 海面船只红外尾迹仿真　； 参考：《计算机辅助设计与图形学学报》2017年07期

【摘要】：随着红外热像仪成像分辨率的提高,已能观察越来越多新的目标红外成像特征.为探究航拍海面船只红外尾迹的形成原因和具体成像特征,基于流体动力学和红外物理学原理,提出一种海面船只红外尾迹建模与绘制新算法.首先使用体素化将船体转化为固体粒子,以实现固-液耦合效果模拟;然后提出一种海水垂直面的温度变化模型,以确定液体粒子的初始温度值分布;为模拟海上行驶船只的运动及其场景的红外成像特性变化,提出一种新的结合光滑粒子流体动力学(SPH)模型及海水热传导机制的模型;最后通过红外成像模型,成功绘制出海面船只的红外尾迹场景特征图像.文中所提出的海水热传导机制SPH模型除了能模拟船只尾迹的几何形状变化外,还能求得尾迹区域海水的红外物理特征变化,并从实验模拟的角度证明了红外尾迹的成像原因.该算法在海面目标的探测与救援、军事上的红外隐身与对抗等领域都有重要的应用价值.
[Abstract]:With the improvement of infrared imaging resolution, more and more new infrared imaging features can be observed.In order to investigate the cause of formation and imaging characteristics of infrared wake of sea surface ship, a new algorithm for modeling and rendering infrared wake of sea surface ship is proposed based on the principles of hydrodynamics and infrared physics.Firstly, the ship is transformed into solid particles by voxelization to simulate the effect of solid-liquid coupling, and then a model of temperature variation on the vertical surface of seawater is proposed to determine the initial temperature distribution of liquid particles.In order to simulate the motion of ships at sea and the changes of infrared imaging characteristics of the scene, a new model combining the SPH model of smooth particle hydrodynamics and the heat conduction mechanism of seawater is proposed, and finally, the infrared imaging model is adopted.The infrared wake scene feature image of sea surface ship is successfully drawn.The proposed SPH model not only can simulate the variation of ship wake geometry, but also can obtain the infrared physical characteristics of the sea water in the wake region. The imaging reason of the infrared wake is proved from the point of view of experimental simulation.The algorithm has important application value in the detection and rescue of sea surface targets, military infrared stealth and confrontation.
【作者单位】： 浙江大学CAD&CG国家重点实验室;北京空间飞行器总体设计部;浙江工业大学计算机科学与技术学院;
【基金】：国家“八六三”高技术研究发展计划(2015AA016404) 国家自然科学基金(61272302,61303141)
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：1740877