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

摘要

随着红外热像仪成像分辨率的提高,已能观察到越来越多的目标的红外特征,其中航拍海面船只的红外尾迹特征即是其中之一.这一现象为海面目标的探测与跟踪提供了一种新的有效途径.但有关这一新现象成像机制的研究工作,至今尚未见报道.本文基于红外物理学和流体动力学原理,提出了一种新的海面船只红外尾迹建模与绘制的新算法.该算法首先采用光滑粒子水动力学SPH模型来模拟海水的运动;利用体素化技术将船体转化为相应属性的SPH粒子以提高场景处理的效率,并实现固-液耦合的效果.为模拟海面船只红外尾迹的动态效果,建立起海水垂直面的温度变化模型,并建立起考虑海水热传导机制的新的SPH模型.通过求解此SPH热传导模型,不仅得到了船只尾迹的几何形状变化,更是求得该尾迹区域的海水温度场的动态变化分布.最后通过红外成像模型,真实感地绘制出海面船只的红外尾迹特征场景图像,这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。