一种随机粗糙体目标建模方法及存储介质技术

一种随机粗糙体目标建模方法，利用功率谱函数，基于蒙特卡罗方法，采用二维逆傅里叶变换，得到二维随机粗糙表面高度分布；利用复杂目标对应的光滑几何参数曲面模型，对其进行自适应网格剖分获取网格模型的点、法线、面等基本模型参数信息；基于矢量叠加原理，将二维随机粗糙表面高度分布矢量叠加到原来复杂目标的网格模型中，获得表面具有随机粗糙起伏的任意复杂目标粗糙模型。

【技术实现步骤摘要】
一种随机粗糙体目标建模方法及存储介质
本专利技术涉及一种随机粗糙体目标建模方法及存储介质，属于空间微波遥感

技术介绍
在微波雷达辐射的电磁波与目标相互作用时，通常不考虑目标表面的起伏特性，即认为目标表面是光滑的。但是，随着电磁辐射频率的提高，目标表面的起伏特性逐渐显现，特别是到了激光波段，就必须要考虑目标表面的随机起伏对回波的影响了。到目前为止，针对具有随机粗糙起伏的任意外形复杂目标几何建模，尤其是具有随机粗糙起伏的任意外形三维复杂目标几何建模的方法尚无现有技术，而针对粗糙表面(例如海洋表面、陆地表面等)进行粗糙几何建模的方法介绍较多，现有对粗糙表面进行粗糙几何建模的方法不适用于任意外形复杂目标，尤其是任意外形三维复杂目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种随机粗糙体目标建模方法及存储介质，利用功率谱函数，基于蒙特卡罗方法，采用二维逆傅里叶变换，得到二维随机粗糙表面高度分布；利用复杂目标对应的光滑几何参数曲面模型，对其进行自适应网格剖分获取网格模型的点、法线、面等基本模型参数信息；基于矢量叠加原理，将二维随机粗糙表面高度分布矢量叠加到原来复杂目标的网格模型中，获得表面具有随机粗糙起伏的任意复杂目标粗糙模型。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种随机粗糙体目标建模方法，包括如下步骤：步骤一、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f；基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn；步骤二、将所述的步骤一中的粗糙体几何体顶点v'、贴图坐标点vt、顶点法线vn、面f作为粗糙体目标面剖分后的任一网格模型的参数，建立随机粗糙体目标模型。上述随机粗糙体目标建模方法，所述随机粗糙体目标为任意复杂三维目标。上述随机粗糙体目标建模方法，所述随机粗糙体目标建模方法能够用于电磁散射计算，当采用物理光学法进行电磁散射计算时，所述步骤一中表面光滑的目标模型剖分后的表面与表面光滑的目标模型表面的最大距离不超过十六分之一波长。上述随机粗糙体目标建模方法，所述步骤一中采用三角网格对表面光滑目标模型进行自适应面剖分。上述随机粗糙体目标建模方法，所述二维随机粗糙表面分布点阵z是利用对功率谱密度函数S(kx,ky)进行二维逆傅里叶变换获得，其中其中，kx为x方向波数；ky为y方向波数；δ为均方根高度；lx和ly分别为x和y方向相关长度。上述随机粗糙体目标建模方法，所述步骤一中二维随机粗糙表面分布点阵z的个数大于等于所有网格模型的几何体顶点v的个数。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：步骤一、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f；基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn；步骤二、将所述的步骤一中的粗糙体几何体顶点v'、贴图坐标点vt、顶点法线vn、面f作为粗糙体目标面剖分后的任一网格模型的参数，建立随机粗糙体目标模型。上述计算机可读存储介质，所述随机粗糙体目标为任意复杂三维目标。上述计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现随机粗糙体目标建模，所述随机粗糙体目标建模能够用于电磁散射计算，当采用物理光学法进行电磁散射计算时，所述步骤一中表面光滑的目标模型剖分后的表面与表面光滑的目标模型表面的最大距离不超过十六分之一波长。上述计算机可读存储介质，所述步骤一中采用三角网格对表面光滑目标模型进行自适应面剖分。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)本专利技术突破了以往只能针对平面目标建立随机粗糙平面模型限制，实现了可以针对任意复杂的目标(包括飞机、舰船、卫星等)建立对应的表面具有某种特定功率谱分布的随机粗糙模型，实现简单，适用范围广，更加贴近于毫米波太赫兹波等高频段雷达目标探测模型逼真度需求；(2)本专利技术随机粗糙体目标建模方法的数学复杂度低，实时性好，更加贴合毫米波太赫兹波等高频段雷达电磁波与目标的实际作用机理；(3)本专利技术通过大量的仿真计算和实验验证确定，当采用物理光学法进行电磁散射计算时，表面光滑的目标模型剖分后的表面与表面光滑的目标模型表面的最大距离不超过十六分之一波长，以确保电磁计算的准确度和效率；(4)本专利技术选取目标模型的几何顶点作为基点，在法线方向上进行矢量叠加二维随机粗糙表面分布点阵z，既维持了原有模型的拓扑关系，又避免了原有电磁模型的失真，且简化了复杂粗糙模型建模工作的复杂度，能够实现二维、三维复杂粗糙目标模型的建立，具有一般性，适用范围广。附图说明图1为本专利技术方法的步骤流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。一种随机粗糙体目标建模方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤一、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型采用三角网格对模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f。基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn。二维随机粗糙表面分布点阵z的个数大于等于上述所有网格模型的几何体顶点v的个数。二维随机粗糙表面分布点阵z是利用对功率谱密度S(kx,ky)进行二维逆傅里叶变换获得，其中其中，kx为x方向波数；ky为y方向波数；δ为均方根高度；lx和ly分别为x和y方向相关长度。步骤二、重复步骤一中获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'的方法，将表面光滑目标模型面剖分后获得的所有网格模型的几何体顶点全部转换为粗糙体目标面剖分后的粗糙体几何体顶点，完成随机粗糙体目标模型建立；即将步骤一中粗糙体几何体顶点v'、贴图坐标点vt、顶点法线vn、面f作为粗糙体目标面剖分后的任一网格模型的参数，建立随机粗糙体目标模型。本专利技术方法中的随机粗糙体目标为任意复杂三维目标，随机粗糙体目标建模方法能够用于电大尺寸目标电磁散射计算。不同的随机粗糙体目标采用不同的电磁计算方法时剖分要求不同，当采用物理光学法进行电磁散射计算时，所述步骤一中表面光滑的目标模型剖分后的表面与表面光滑的目标模型表面的最大距离不超过十六分之一波长，该最大距离能够保证建模后随机粗糙体模型的精度满足电磁散射计算要求。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如下步骤：步骤(a)、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型采用三角网格对模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f。基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn。二维随机粗糙表面分布点阵z的个数大于等于上述所有网格模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f；基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn；步骤二、将所述的步骤一中的粗糙体几何体顶点v'、贴图坐标点vt、顶点法线vn、面f作为粗糙体目标面剖分后的任一网格模型的参数，建立随机粗糙体目标模型。

【技术特征摘要】
1.一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立表面光滑目标模型，然后对表面光滑目标模型进行自适应面剖分获得所有网格模型的参数；上述任一网格模型的参数包括几何体顶点v、贴图坐标点vt、顶点法线vn和面f；基于二维随机粗糙表面分布点阵z和所述任一网格模型的参数，获得粗糙体目标面剖分后的任一粗糙体几何体顶点v'，v'＝v+z·vn；步骤二、将所述的步骤一中的粗糙体几何体顶点v'、贴图坐标点vt、顶点法线vn、面f作为粗糙体目标面剖分后的任一网格模型的参数，建立随机粗糙体目标模型。2.根据权利要求1所述的一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：所述随机粗糙体目标为任意复杂三维目标。3.根据权利要求1所述的一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：所述随机粗糙体目标建模方法能够用于电磁散射计算，当采用物理光学法进行电磁散射计算时，所述步骤一中表面光滑的目标模型剖分后的表面与表面光滑的目标模型表面的最大距离不超过十六分之一波长。4.根据权利要求1所述的一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：所述步骤一中采用三角网格对表面光滑目标模型进行自适应面剖分。5.根据权利要求1～4之一所述的一种随机粗糙体目标建模方法，其特征在于：所述二维随机粗糙表面分布点阵z是利用对功率谱密度函数S(kx,ky)进行二维逆傅里叶变换获得，其中其中，kx为x方向波数；ky为y方向波数；δ为均方根高度；lx和ly分别为x和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，苏翔，党红杏，李浩，谭小敏，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61