空间目标导航相机数字成像模拟源的研制

发布时间：2023-08-05 18:18

　　在实际研制空间目标视觉导航系统前,需要对导航相机进行地面仿真测试。空间目标导航相机成像数据源能够为测试提供图像输入。由于实际观测图像很难取得,论文以计算机图像技术为核心,开展空间目标导航相机数字成像模拟源的研制工作,通过仿真的方法获得目标观测图像。论文从空间目标成像模拟的应用场景出发,对能够仿真生成导航相机对空间目标的观测图像的数字成像模拟源的设计开展了深入的研究。论文基于光线追踪法建立了导航场景,设计了成像计算流程,进行了目标几何与光学特征的一体化建模,最后基于QT框架和Opti X引擎设计开发了数字成像软件。论文工作主要从以下四个方面展开:首先从空间目标导航场景建模开始入手,为成像仿真工作奠定基础。基于光线追踪法建立了空间目标几何成像模型以对空间目标进行定位,随后建立了空间目标辐射成像模型以对场景中的光照进行辐射学定量分析。论文最后根据几何与辐射的成像模型设计了空间目标成像仿真的计算方法。其次在空间目标光学特性建模方面进行了研究。提出了空间目标几何特征和材质光学特征的一体化建模方法。对于几何外观特征,提出了组件分割建模、三角面元划分、三角网格输出的建模方法。对于材质光学特征,针对漫...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 空间目标成像渲染技术发展现状
        1.2.2 空间目标光学特性建模方法发展现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 基于光线追踪法的空间目标导航场景搭建
    2.1 基于光线追踪法的空间目标几何成像建模
        2.1.1 基于光线追踪法的几何成像计算方法
        2.1.2 基于光线追踪法的空间视点坐标系设计
        2.1.3 基于光线追踪法的空间视线变换模型
    2.2 基于光线追踪法的空间目标辐射成像建模
        2.2.1 基于光线追踪法的全局光照模型
        2.2.2 基于光线追踪法的辐射求解模型
        2.2.3 基于蒙特卡洛法的辐射亮度估计模型
        2.2.4 基于蒙特卡洛法的次级光照采样
    2.3 基于光线追踪法的空间目标成像仿真
    2.4 本章小结
第3章 空间目标光学特性的建模研究
    3.1 空间目标的几何外观建模
        3.1.1 空间目标几何外观的组件分割建模
        3.1.2 空间目标几何外观的三角面元划分
        3.1.3 空间目标三角网格输出
    3.2 空间目标的表面材质光学特性建模
        3.2.1 近似漫反射表面的光学特性建模
        3.2.2 粗糙高光表面的光学特性建模
    3.3 目标成像结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 基于OptiX引擎的成像仿真模块开发
    4.1 基于OptiX光线追踪引擎的总体设计
        4.1.1 OptiX引擎介绍
        4.1.2 基于Opti X引擎的CUDA程序总体设计
    4.2 基于Opti X引擎的核心CUDA程序设计
        4.2.1 光线生成程序
        4.2.2 着色计算程序
    4.3 基于Opti X引擎的CPU端程序设计
        4.3.1 程序总体设计
        4.3.2 目标模型导入程序设计
    4.4 成像仿真模块测试
    4.5 本章小结
第5章 空间目标导航相机数字成像软件的设计与测试
    5.1 空间目标导航相机数字成像软件总体设计
    5.2 空间目标成像仿真系统核心模块设计
        5.2.1 系统数据通讯模块设计
        5.2.2 系统控制模块设计
        5.2.3 数据管理模块设计
    5.3 空间目标导航相机数字成像软件测试
        5.3.1 成像仿真图像质量测试
        5.3.2 成像仿真速度测试
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3839109