基于光线跟踪和BRDF模型的红外高光反射仿真

李 敏,解鸿文,徐中外,邢宇航

(火箭军工程大学908室,陕西 西安 710025)

1 引 言

高光现象指的是图像中的高亮度光照在物体表面形成的高亮度反射现象,对图形的进一步处理和研究有非常大的影响。因此很多学者投身于对高光现象的研究中。红外图像的高光反射现象同样对图像的真实感有着非常大的影响,是不可回避的问题,尤其是运动中的物体局部热量集中,引发的高光现象,比如运动中的坦克履带和水面红外图像仿真模拟中存在的高光现象。

可见光的高光反射技术研究开展比较早,已经比较成熟,目前有许多高光去除方法,传统上一般使用补色的方法[1]进行去除,近年来引入双边滤波器[2-3],效果得到了有效的提升。

与可见光领域的高光现象不同的是:一般可见光中对于高光的研究大多集中在高光现象的去除上[4-5]。在可见光高光现象绘制方面,主要是仿真海面或水面的高光现象[6]。但在红外成像仿真领域,情况有所不同,需要尽可能的生成与实际图像相近的仿真图像,以便给人以更真实的感受。

在国内,王章野等提出了基于量子光学的红外成像辐照模型,该模型基于可见光Phong光照模型,速度较快,但高光部分的模拟不够真实[7]；李宏宁等[8-9]在计算机图形学中最常用的光照模型基础上引入了自发辐射和探测器噪声的处理。胡海鹤等提出一种基于几何特征的反射区域辐射能量计算方法,来模拟高光现象[10],但是不同入射角度下的反射率是不同的,简单地利用反射率来计算反射辐射,导致图像的真实感还有一定的提升空间。……