戰(zhàn)場環(huán)境傳感信息的可視化研究

3.5 編程仿真

在VC++語言環(huán)境下，編程仿真。Vega軟件具有友好的圖形環(huán)境界面，完整的C語言程序應(yīng)用程序接口API，豐富的實用庫函數(shù)，這就減少了源代碼的編寫，提高了工作效率。編程過程中，可以調(diào)用Vega的庫函數(shù)VgCetProp，通過鍵控來達(dá)到不同時刻、不同環(huán)境下的SAR圖像。程序流程圖如圖2所示。

4 紅外成像仿真過程

根據(jù)紅外成像仿真原理可知，基于Vega的紅外成像仿真方法可分為以下幾個過程：首先建立場景模型；其次建立大氣傳輸模型，并計算大氣衰減；最后計算紅外探測器上接收到的紅外輻射強(qiáng)度，并完成由輻射強(qiáng)度到灰度值的轉(zhuǎn)換，生成紅外圖像。SensorVision模塊可以實時產(chǎn)生從可見光到遠(yuǎn)紅外線間各個波段的紅外仿真圖像。利用SensorVision模塊生成紅外圖像的過程為：在利用圖形界面LynX定義的，ADF文件的基礎(chǔ)上，SensorVision模塊利用Texture Mapping Tool(TMM)設(shè)定物體的紋理和材料物理特性；然后利用MOSART Atmospheric Tool(MAT)設(shè)定大氣傳輸模型，計算大氣透射率、大氣背景輻射、太陽或月亮的直接輻射等，由于計算量很大，采用預(yù)先計算好，生成mat文件。在仿真中，可以有多個mat文件，SensorVision讀取.mat文件，直接使用預(yù)先計算好的這些參數(shù)可以加速仿真速度；最后通過SensorVision調(diào)用已經(jīng)計算的各種參數(shù)，利用輻射度計算公式，計算場景中的紅外輻射強(qiáng)度，并完成從輻射強(qiáng)度到灰度值的轉(zhuǎn)換，生成紅外圖像。該過程用流程圖可表示如圖3所示。

4.1 場景建模

場景的紅外成像仿真中，場景包括目標(biāo)和背景。場景建模首先要建立目標(biāo)和背景的三維幾何模型。目標(biāo)主要包括車輛、飛機(jī)、坦克等；背景主要包括地表、山坡、河流、公路、稻田、樹木、建筑物等。在幾何建模過程中既要模型的逼真性，又要考慮仿真的實時性要求，傳統(tǒng)的用增加多邊形數(shù)量來提高幾何模型逼真性的方法是不可取的。為了加快圖形顯示速度，本文采用紋理映射技術(shù)來實現(xiàn)。TMM工具是視景仿真軟件Vega提供的材料紋理賦予工具，利用它在紋理圖上定義材質(zhì)特性，生成紋理材質(zhì)圖片，為紅外探測器、雷達(dá)等模塊運行時提供物體的材質(zhì)屬性。由于物體的材質(zhì)屬性直接影響其紅外輻射特性，這一步對紅外成像仿真工作很重要，對大幅場景這部分工作也是十分繁重的。目前版本的TMM提供了10大類172種材質(zhì)，并且可以創(chuàng)建新的材質(zhì)數(shù)據(jù)，每種材質(zhì)都有相應(yīng)的光譜特性庫和熱特性庫。因此，為了紅外成像仿真的需要，目標(biāo)和背景的幾何模型建成后，要利用TMM工具為模型映射相對應(yīng)的紋理材質(zhì)，同時也就建立了目標(biāo)的紅外輻射模型。同時在建立模型的過程中，還要設(shè)定具體天氣情況、星歷模型以及觀察者的位置及狀態(tài)等。