基于可编程GPU的红外场景仿真实现kdh.pdf

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1、第19卷第7期系统仿真学报©Vol.19No.72007年4月JournalofSystemSimulationApr.,2007基于可编程GPU的红外场景仿真实现孙毅，戴树岭（北京航空航天大学先进仿真技术航空科技重点实验室,北京100083）摘要：针对以前红外仿真方法细节差、实时性不高等技术难点，提出了一种新的红外物理模型实现方法。该方法将物理信息与物体的几何模型顶点绑定，提高了对红外场景的描述细节。该方法对物理模型的计算在CPU与GPU之间进行了分配，充分利用了可编程GPU的强大运算能力，有效提高了红外场景生成的实时性。讨论了几种典型探测器效应的添加方法。使用仿真图像来说明所提出方

2、法的有效性，同时分析了该方法的优缺点。关键词：红外场景仿真；物理模型；可编程GPU；计算机成像中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1004-731X(2007)07-1492-05ImplementationofInfraredSceneSimulationBasedonProgrammableGPUSUNYi,DAIShu-ling（ASTLaboratory,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China）Abstract:Consideringtheunsatisfiedsimula

3、tiondetails,lowreal-timequalityandothertechnicaldifficultiesofpreviousinfraredscenesimulationmethods,anewimplementationmethodofinfraredphysicalmodelwasproposed.Inthemethodproposed,objects'physicalinformationisboundtotheverticesoftheirgeometrymodel,whichimprovesthedescriptiondetailsofinfraredscen

4、e.Bydistributingphysicalmodel'scomputationloadbetweenCPUandGPU,thenewmethodmakesfulluseofGPU'spowerfulcomputationability,whicheffectivelyimprovesthereal-timequalityofinfraredscenegeneration.Besidesthat,theaddmethodsofseveraltypicaldetectoreffectswerealsodiscussed.Finally,simulationimageswereused

5、toillustratetheeffectivenessoftheproposedmethod,andtheadvantagesanddisadvantagesoftheproposedmethodwerealsoanalyzed.Keywords:infraredscenesimulation;physicalmodel;programmableGPU;computerimaging国内在这方面也有人做了许多工作，大部分工作都集中引言在对红外的物理模型进行论述或改进，而具体实现则是利用近年来，随着红外探测设备在地质勘探、交通、国防以[2]了像SensorVision这样的专用仿真软件

6、。当然也有对实现[3]及航空航天领域的普遍应用，对红外场景的仿真已经成为热方法进行研究的，例如娄树理等对基于OpenGL的红外场门课题。由于红外仿真系统在人员训练、系统评估、任务制景仿真的研究，建立了红外物理模型，并利用OpenGL中的[4]订等方面的应用价值，世界各国都已经开展了这项研究工光照模型、纹理映射技术等实现红外场景的仿真。张健等作。国外，特别是美国，在红外场景仿真方面的起步较早，基于测量数据的HLSL实现方法的研究，将拍摄到的红外图技术也比较成熟，而且已经用于系统的设计与评估中[1]。国像作为纹理，利用HLSL将其映射到三维实体上，并进行各内在这方面的起步较晚，技术还比较落

7、后。种效应的仿真。由于目标和背景红外辐射的复杂性，对红外场景的仿真1难点分析相当困难，所以得到一张红外场景图像是红外系统仿真的关对于所有的实时仿真系统，效率问题始终是评价其实时键。一种方法是可以通过红外设备在现场拍摄获得，但是这性的焦点，红外场景仿真也不例外。在保证仿真质量的同时，种方法受条件限制，不可能满足对气象条件的所有要求。而研究如何最大限度的提高仿真系统的运行效率有重要意义。随着计算机技术的飞速发展，特别是计算机图形技术的进对于红外场景