卫星表面光学反射特性建模与仿真研究

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1、第27卷第9期计算机仿真2010年9月文章编号：1006—9348(2010)09-0057一05卫星表面光学反射特性建模与仿真研究张翼1’2，郑昌文1，吴佳泽1’2(1．中国科学院软件研究所，北京100190；2．中国科学院研究生院。北京100049)摘要：在研究空间相机成像效果探测问题时，针对提高探测相机成像真实效果的需要，研究了卫星表面光学反射特性的建模与仿真方法。利用双向反射分布函数(BRDF)仿真卫星表面的光学反射特性，将卫星表面物理特性与其光学反射特性有机地结合起来。在VC．Net环

2、境下开发卫星表面光学反射特性仿真软件，并将软件集成到空间探测相机成像效果仿真平台上。利用平台进行成像仿真实验，生成真实感仿真图片。仿真结果表明，BRDF能够精确仿真卫星表面的光学反射特性，使成像效果仿真更加准确和逼真。关键词：光学反射特性；双向反射分布函数；成像仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：AResearchonModelingandSimulationofSatellites’SurfaceOpticalReftectionCharacteristicsZHANGYil．一．ZHE

3、NGChang—wenl，WUJia—Zel，2(1．InstituteofSoftwareChineseAcademyofScience，Beijing100190，China；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofScience，Beijing100049，China)ABSTRACT：Theapproachesofmodelingandsimulatingsurfaceopticalreflectioncharacteristicsofsatellit

4、estomeettheneedfortheimasi．seffectsimulationofthespaceexplorationCameraareexploredintheresearch，whichadoptsBidirectionalReflectanceDistributionFunction(BRDF)tosimulatetheopticalreflectioncharacteristicsofthesatel-litesurfacewiththeorganiccombinationo

5、fitsphysicalandopticalreflectioncharacteristics，developstherelatedsire-ulationsoftwarebyemployingtheVC．Net，appliesthesoftwareintheimagingeffectsimulationsystemofthespaceexplorationcameraandconductstheimagingsimulationexperimentbasedonthesystemtogener

6、atethesimulationpictureswithsenseofreality．TheResultsshowthatBRDFcallsimulatetheopticalreflectioncharacteristicsofthesatellitesurfacepreciselyandmaketheinm94ngeffectsofsimulationsystemmoreexactandvivid．KEYWORDS：Opticalreflectioncharacteristics；BRDF；I

7、magingsimulationl引言随着航天技术的发展，航天系统仿真技术受到了众多学者的关注。空间探测相机成像效果仿真是航天系统仿真的一个重要方面，在空间目标捕获、跟踪、识别等系统仿真方面有着广泛的应用前景。而卫星表面的光学反射特性仿真是空间探测相机成像效果仿真的关键技术之一，它通过精确仿真成像目标卫星的光学反射特性，为成像效果仿真提供输入条件。卫星表面反射特性仿真的难点在于如何通过仿真模型真实地反映目标表面的粗糙度、反射率等物理性质，从而将目标表面物理特性与光学反射特性有机地结合起来。对于卫

8、星表面的光学反射特性，前人已经做了大量的研收稿日期：2009—06一∞修回日期：2009—08—03究，文献[1—5]针对几种典型几何形状的卫星目标进行了光照度分析，但是仅仅将卫星看作理想的漫反射体，没有考虑其表面的粗糙度、反射率等物理特性，因此只能反映出目标的整体亮度，无法准确地表现卫星表面反射光的空间分布特征。在粗糙表面的光学反射特性研究领域，双向反射分布函数(BRDF)是一个被广泛认可的综合指标，它可以全面地描述目标表面任意角度的反射特性，真实地反映目标表面的物理特性。文献E6—9]对一些