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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
  • ISSN号:1003-9775
  • 期刊名称:《计算机辅助设计与图形学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.41[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学CAD&CG;国家重点实验室,杭州310058, [2]北京空间飞行器总体设计部,北京100094, [3]浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023
  • 相关基金: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).
中文摘要:

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.

英文摘要:

With the improvement of the imaging resolution of thermal infrared(IR)imager,more and morenew target infrared image synthesis has been observed.To explore the causes and specific image synthesis ofIR wake of sea ships from aerial images,we propose a novel modeling and rendering algorithm for IR wakeof sea ships based on fluid dynamics and infrared physics in this paper.Our algorithm first hires voxelizationto convert the ship body into solid particles for solid-liquid coupling simulation.Then,a vertical temperaturedistribution model of seawater is put forward to determine the initial temperature value distribution of fluidparticles.To simulate the motion and change of infrared synthesis of navigating sea ship scene,a new modelcombined with smoothed particle hydrodynamics(SPH)and seawater heat conduction mechanism is proposed.Finally,realistic infrared ship wake scenes are successfully rendered according the infrared imagesynthesis model.Our method can simulate not only the geometric change but also the IR physical feature change of the ship wake area.We thus prove the causes of IR ship wake image from the view of experimentalsimulation,which can be found potential applications in the domains such as target detection and rescueon sea surface,and the infrared stealth and countermeasure in the military affairs,etc.

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期刊信息
  • 《计算机辅助设计与图形学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国计算机学会
  • 主编:鲍虎军
  • 地址:北京2704信箱
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jcad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62562491
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-9775
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2925/TP
  • 邮发代号:82-456
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24752