(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211030738.3 (22)申请日 2022.08.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115098827 A (43)申请公布日 2022.09.23 (73)专利权人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市雁塔区太白南 路2号 (72)发明人 陈世国　黑圆圆　莫冬腊　陶克勇　 薛瑞文　赖康　 (74)专利代理 机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 专利代理师 王会改 (51)Int.Cl. G06F 17/10(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G01J 5/48(2006.01)G01V 8/10(2006.01) (56)对比文件 JP 2007232652 A,2007.09.13 CN 113534297 A,2021.10.2 2 RU 2460968 C1,2012.09.10 CN 109145474 A,2019.01.04 CN 114492006 A,2022.05.13 US 20210 65565 A1,2021.0 3.04 季新杰 等.巡航 导弹排气系统 红外辐射数 值模拟. 《激光与红外》 .2017, 郑坤鹏.雪地表面的红外辐射计算及应用. 《科技信息》 .2010, 李长春 等.基 于FY3B-MWRI数据新疆区域积 雪深度反演. 《遥感技 术与应用》 .2018, Zhu Wang.Real-time Simulati on of Infrared Scene. 《IE EE》 .2013, 审查员 郭晓晓 (54)发明名称 一种积雪环境下的红外场景 数值计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种积雪环境下的红外场景 数值计算方法， 该方法包括以下步骤： 计算雪花 落地的速度矢量； 基于雪花落地的速度矢量， 计 算场景中的积雪覆盖厚度； 根据场景中的积雪覆 盖厚度， 计算场景红外辐射亮度； 根据场景红外 辐射亮度， 生成红外仿真图像。 本发明旨在通过 光线追踪技术精确计算场景表面的积雪覆盖情 况， 从而够准确地计算出红外场景辐射特性。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115098827 B 2022.11.08 CN 115098827 B 1.一种积雪环境下的红外场景 数值计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 计算雪花 落地的速度矢量； 步骤2： 基于 雪花落地的速度矢量， 计算场景中的积雪覆盖厚度； 步骤3： 根据场景中的积雪覆盖厚度， 计算场景红外辐射亮度； 步骤4： 根据场景红外辐射亮度， 生成红外 仿真图像； 所述步骤1包括： 步骤11： 根据场景中风速的方向和大小， 得到在场景坐标系下的风速 矢量； 步骤12： 根据重力加速度、 空气阻力系数， 雪花的直径， 雪花的质量、 时间间隔， 计算当 前时刻雪花的落 地时的速度矢量； 步骤13： 计算无风时当前时刻雪花落地的速度矢量， 并结合步骤11中场景坐标系下的 风速合成场景中雪花 落地时的速度矢量； 所述步骤2包括： 步骤21： 基于正二十面体， 将正二十面体30条棱的每条棱三等分， 取每条棱的三等分点 截取角得到有6 0个顶点和32个面的截角二十面体； 步骤22： 将截角二十面体的体中心点分别与60个顶点和32个面中心相连， 得到92个方 向向量， 将其单位 化后存储在长度为9 2的向量数组 ； 步骤23： 将雪花落地的逆方向看作追踪射线的方向， 利用光线追踪技术和数组 设置阈值， 计算场景中积雪因子函数； 步骤24： 根据平均积雪厚度， 计算 射线与场景中相交面的面单 元的积雪厚度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤11包括： 假设场景中风速的方 向为 、 风速的大小为 ， 通过以下公式， 计算在场 景坐标系下的风速 矢量： 其中， 为在场景坐标系下的风速矢量， 、 、 分别为x 轴方向风速大小、 y轴方向风速大小、 z轴方向风速大小。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤12包括： 假设重力加速度为 、 空气阻力系为数 、 雪花的直径为 、 雪花的质量为 、 时间间隔为 ， 利用以下公式计算当前时刻雪花的落地时的速 度矢量：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115098827 B 2其中， 为 时刻的雪的降落速度， 为 初始速度， 是服从 之间的均匀分布。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤13包括： 通过以下公式， 计算无风时当前时刻雪花 落地的速度： 其中， 为无风时当前时刻雪花 落地的速度； 通过以下公式， 得到场景中雪花 落地时的速度矢量： 其中， 为场景中雪花 落地时的速度矢量， 将其单位 化。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤23包括： 记雪花落地时的速度方向的负向量与截角二十面体形成的92个方向向量中的第 个 向量的夹角的余弦值为 ， 设雪花落地的速度方 向所张成的立体角 阈值为 ， 则在此范围内即 的方向向量个数为 ， 则场景中积雪因子函数 计算如下： 其中， 为雪花降落的面的单位法向量与场景坐标系 轴所成夹 角的余弦值， 若 ， 则 。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤24包括： 场景中平均积雪厚度 由配置文件给定， 射线与场景中相交面的面单元的积雪厚 度 。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤3包括： 步骤31： 根据面单 元的积雪厚度， 判断场景表面的材质红外属性；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115098827 B 3