(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111461120.8 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 柴雪婷　李玉祥　廖慧萍　钟文腾　 关立冬　朱正　史金辉　 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06T 15/00(2011.01) G06T 15/04(2011.01) G06T 15/55(2011.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种海面动态红外 仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种海面动态红外仿真方法， 属于虚拟现实仿真技术领域， 包括步骤1： 建立海 面自身红外发射模型并渲染； 步骤2： 建立海面红 外反射模型并渲染； 步骤3： 建立大气衰减模型并 渲染。 本发明用GPU加速处理仿真数据并计算相 关渲染纹理， 以像素为单位渲染仿真动态红外海 面避免了建立大面积网格造成的仿真负担， 并且 选择适当的海面高度场模型及红外辐射仿真模 型以提高仿真的真实性。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114169265 A 2022.03.11 CN 114169265 A 1.一种海面动态红外 仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 建立海面自身红外发射模型并渲染； 步骤2： 建立海面红外反射模型并渲染； 步骤3： 建立大气衰减 模型并渲染。 2.根据权利要求1所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤1所述建立海 面自身红外发射模型并渲染包括： 步骤1.1： 建立海面平面网格， 采用F FT方法建立海面高度场， 且用GPU加速计算； 步骤1.2： 计算海面偏移纹理及海面微面元的法线并创建法线纹理， 利用GPU并行处理 加速计算； 步骤1.3： 根据法线纹理和海面自身辐射发射模型， 计算并渲染海面自身红外辐射仿真 图。 3.根据权利要求1所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤2所述建立海 面红外反射模型并渲染包括： 步骤2.1： 根据Cox ‑Munk模型生成海面反射模型； 步骤2.2： 根据海面反射模型计算海面对天空辐射和太阳辐射的反射并渲染。 4.根据权利要求1所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤3所述建立大 气衰减模型并渲染包括： 步骤3.1： 根据数值模拟建立大气吸 收衰减模型， 并对传输路径进行修 正； 步骤3.2： 根据数值模拟建立大气散射衰减 模型， 并对传输路径进行修 正； 步骤3.3： 根据数值模拟建立气象条件衰减 模型； 步骤3.4： 根据大气传输 衰减模型计算 最终到达探测器时海面红外辐射仿真图。 5.根据权利要求2所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤1.1所述海面 高度场具体为： 其中， 是频域的波高， h(X,t)是时域的波高， X是笛卡尔坐标系下海面 上点的位置 坐标， M和N分别为F FT计算时， 横向和纵向上 所取的采样离 散点数量。 6.根据权利要求2所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤1.2所述计算 海面偏移纹 理及海面 微面元的法线并创建法线纹 理具体为： x和z方向的偏移量Dx(X,t)和Dz(X,t)分别为： 其中， 将x和z方向的偏移量制成偏移纹 理材质；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114169265 A 2用法线的定义计算 微面元的法线， 并将法线制作成纹 理材质， 法线计算公式为： 为法线向量， 为高度场对x的偏导， 为高度场对y的偏导， X为点的 坐标， normalize函数是将向量归一 化。 7.根据权利要求6所述的一种海面动态红外仿真方法， 其特征在于： 步骤2.1所述根据 Cox‑Munk模型生成海面反射模型 具体为： 其中， e是海面微小面元辐射的入射方向； f是海面微小面元辐射的反射方向； n是单元 海面的法线方向， 由步骤 1.2得到的法线纹理提供； β 是海面微小面元与水平面夹角； θe是辐 射入射方向e与Z轴的夹角， 即方位角； θn是海面微小面元法线方向n与Z轴的夹角； 是e在 XOY平面上的投影与X轴正方向的夹角； 是在XOY平面上的投影与X轴负方向的夹角； 是 n在XOY平 面上的投影与X轴正方向的夹角； 是海面微小面元辐射的出射方向e与海面微小面 元法线n的夹角； 所述小面元的实际发射 面积为cosθedA； 将得到的海面反射模型与天空红外辐射、 太阳和红外辐射相乘得到对天空辐射的发射 及对太阳辐射的反射： Mref＝ρskyMsky( λ )+ρsunMsun( λ ) 其中， Mref表示接收端探测器接收到反射的环境红外辐射能量， ρsky为海面对天空背景 辐射的反射率， Msky( λ )为天空背景对海面辐射能量； ρsun为海面对太阳辐射的反射率， Msun ( λ )表示太阳垂直照射在海面的辐射能量； ρsky和ρsun由基于Cox ‑Munk模型生成反射模型提 供。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114169265 A 3