学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小天体撞击探测光学成像仿真技术研究

作　者: 赵羲
导　师: 马东洋
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 小天体撞击探测图形硬件几何构像辐射传输成像仿真流体动力学
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

深空探测对人类认识宇宙的起源与演化有着重要的意义,随着人类对深空探测脚步的迈进,世界各国都相继开展了对小行星的探测,利用可视化仿真手段探测任务进行地面验证是其中一项关键技术,本文对小天体撞击探测中的光学成像仿真等相关技术进行了较为深入的研究,论文的主要研究成果和创新点如下:1.系统论述了几何光学理论、辐射理论以及光电理论基本原理,结合摄影测量原理和光学原理,建立并简化了小天体光学成像几何模型与辐射模型。2.深入研究并分析了光学成像的仿真算法,提出了一种基于全透镜物理模型的摄像机仿真方法。利用OpenGL图形界面库仿真光学相机的相关参数,并结合渲染到纹理技术与图形硬件编程技术,根据数字图像处理与光学系统的相关原理,实现了相机的一些物理效果,简化并加速了传统的基于CPU的图像处理编程算法,有效地提高了绘制效率;综合运用凸凹映射与多重纹理映射技术,设计并实现了小天体表面凸凹不平形貌与小范围精细形貌的建模,提高了仿真成像质量与真实感。3.进行了基于物理模型的撞击产物仿真算法的深入研究。建立了一种简化的圆环波面模型,实现了冲击波传播的模拟;在流体力学方程解算及简化方法研究的基础上,提出了一种基于GPU的三维烟雾仿真的加速算法,较好地解决了复杂物理计算实时性差的难题,提高了渲染效率;针对基于纹理映射的粒子系统缺乏真实感的问题,提出了一种改进的基于三维粒子模型的粒子系统方法,实现了飞溅物的实时模拟。4.设计并开发了一个功能较强、性能稳定、实时性较好的小天体光学成像仿真原型系统,取得了较好的实际应用效果。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究目的和意义  9-10
  1.2 当前国内外研究现状与发展动态  10-13
    1.2.1 光学成像仿真研究现状与发展动态  10-11
    1.2.2 物理现象计算机图形学的研究现状与发展动态  11-13
  1.3 论文主要研究内容和组织结构  13-15
    1.3.1 论文主要研究内容  13
    1.3.2 论文组织结构  13-15
第2章小天体光学成像的几何与辐射模型  15-35
  2.1 引言  15
  2.2 时空参考基准  15-19
    2.2.1 时间基准及转换  15-16
    2.2.2 空间基准及转换  16-19
  2.3 小天体光学成像的几何构像模型  19-28
    2.3.1 基于摄影测量理论的小孔成像模型  19-20
    2.3.2 基于物理的光学相机几何构像模型  20-28
  2.4 小天体光学成像的辐射传输模型  28-34
    2.4.1 太阳辐射模型  29
    2.4.2 小天体表面散射模型  29-31
    2.4.3 光学系统成像辐射模型  31-32
    2.4.4 CCD传感器辐射成像模型  32-33
    2.4.5 小天体光学成像噪声模型  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章基于图形硬件的小天体光学成像仿真模型  35-60
  3.1 引言  35
  3.2 基于中心投影的OpenGL几何构像模型  35-38
    3.2.1 OpenGL几何渲染管线  35-36
    3.2.2 OpenGL中相机的安置  36
    3.2.3 基于OpenGL的光学系统仿真模型  36-38
  3.3 基于图形硬件的小天体光学成像仿真  38-50
    3.3.1 远距离成像像点仿真  38-39
    3.3.2 远距离成像物理效果仿真  39-43
    3.3.3 小天体表面真实感建模与可视化  43-47
    3.3.4 近距离成像物理效果仿真  47-50
  3.4 实验结果及分析  50-58
    3.4.1 相机模拟参数的设定  50-51
    3.4.2 模拟成像结果  51-56
    3.4.3 成像结果精度分析  56-58
  3.5 本章小结  58-60
第4章基于物理的撞击效果模拟  60-71
  4.1 引言  60
  4.2 冲击波的模拟  60-61
  4.3 基于流体力学的三维烟雾模拟  61-67
    4.3.1 流体力学方程解算  62-65
    4.3.2 基于GPU的三维烟雾模拟  65-67
  4.4 基于三维粒子模型的飞溅物模拟  67-69
  4.5 算法集成及实验结果  69
  4.6 本章小节  69-71
第5章小天体光学成像仿真系统及应用  71-78
  5.1 引言  71
  5.2 系统功能设计与逻辑关系  71-73
  5.3 系统运行环境  73-74
  5.4 系统功能与特点  74-75
  5.5 系统应用及部分成果  75-77
  5.6 本章小结  77-78
第6章总结与展望  78-80
参考文献  80-83
作者简历  83-84
  一、个人简历  83
  二、作者在攻读硕士学位期间公开发表的学术论文  83
  三、作者在攻读硕士学位期间科研情况  83-84
致谢  84

小天体撞击探测光学成像仿真技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文