一种基于视图划分的高精度GRECO方法与流程

本发明涉及电磁散射领域，尤其是一种提高图形电磁散射计算精度的方法。

背景技术：

图形电磁计算方法(graphicalelectromagneticcomputing,greco，简称为rcs图形算法)是九十年代初期发展起来的一种新型算法，是一种把计算机图形学和高频rcs计算相结合的方法。该方法主要针对的是电大尺寸复杂目标在高频情况下的单站rcs计算，具有存储量小、计算精度高、计算速度快、实时性好等优点。但是该方法实际上是以计算机屏幕上的像素作为面元进行计算的，受限于计算机屏幕像素，当目标的实际尺寸较大时，每个像素代表的尺寸会很大，像素与目标真实表面的误差会变大，因此计算结果会产生一定的误差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种针对rcs图形算法提高计算精度的方法，首先将当前屏幕显示的目标视图划分为多个部分，将每个部分的视图放大，分别计算每个部分的散射场以及rcs；再将目标视图多次旋转，获取旋转之后每个视图的rcs；将所有rcs线性叠加获得目标的整体rcs。该方法提升了目标三维几何模型的细节信息，可以使图形算法的精度大大提高，不再受限于计算机屏幕硬件的限制。

为达到上述目的，本发明提供的一种基于视图划分的高精度greco方法，包括以下步骤：

步骤1：将待计算目标的三维几何模型完整显示在计算机屏幕当前视图中；

步骤2：将计算机屏幕上的当前视图在水平方向和竖直方向都均分为n份，则当前视图被划分为n*n个分视图，n>0；

步骤3：将屏幕最左边最上边的第一个分视图水平方向和竖直方向都放大n倍，作为当前分视图单独显示在计算机屏幕上并占满整个计算机屏幕；

步骤4：根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点对应的红绿蓝三原色分量，采用三原色分量法计算每个像素点处的法矢量信息；根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点在三维几何模型中的深度信息，结合该像素点显示在屏幕上的平面二维坐标，得到每个像素点的三维坐标；

步骤5：根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点的法矢量信息、三维坐标，利用物理光学方法，计算当前分视图中包含的待计算目标部分的散射场并保存；

步骤6：重复采用步骤3到步骤5，依照从左至右、从上至下的顺序分别计算剩余(n*n)-1个分视图中包含的待计算目标部分的散射场并保存；将计算得到的n*n个散射场的值进行代数和叠加，获得当前视图中包含的待计算目标可见部分的散射场，待计算目标可见部分是指模型旋转到当前位置时显示在屏幕上的图像；利用rcs计算法得到当前视图中包含的待计算目标可见部分的rcs；

步骤7：将三维几何模型绕自身的竖直中心轴顺时针旋转m次，每次旋转r度，m和r满足(m+1)*r＝360，其中，m、r均为预设值；每旋转一次，执行一次步骤2到步骤6，得到每一次旋转之后显示在计算机屏幕上的视图中待计算目标可见部分的rcs；

步骤8：将步骤2-步骤7中得到的所有(m+1)个rcs求和，得到待计算目标完整的rcs。

本发明的有益效果是：由于采用了本发明的一种基于视图划分的高精度greco方法，使目标三维几何模型的细节信息得以提升，使图形算法的精度大大提高，不再受限于计算机屏幕硬件的限制。

附图说明

图1是本发明流程图。

图2是采用传统greco算法时显示于屏幕上的模型示例。

图3是导体球rcs的理论值。

图4是将图2划分为4个分视图后左上角部分显示于屏幕上模型示例。

图5是传统greco方法和将视图划分为4个分视图之后的结果对比。

图6是将视图划分为4个分视图和16个分视图之后的计算结果对比。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明提供了一种基于视图划分的高精度greco方法，该方法将当前屏幕显示的目标视图划分为多个部分，将每个部分的视图放大，分别计算每个部分的散射场以及rcs；再将目标视图多次旋转，获取旋转之后每个视图的rcs；将所有rcs线性叠加获得目标的整体rcs。图1即为本发明流程图。

包括以下步骤：

步骤1：将待计算目标的三维几何模型完整显示在计算机屏幕当前视图中；

步骤2：将计算机屏幕上的当前视图在水平方向和竖直方向都均分为n份，则当前视图被划分为n*n个分视图，n>0；

步骤3：将屏幕最左边最上边的第一个分视图水平方向和竖直方向都放大n倍，作为当前分视图单独显示在计算机屏幕上并占满整个计算机屏幕；

步骤4：根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点对应的红绿蓝三原色分量，采用三原色分量法计算每个像素点处的法矢量信息；根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点在三维几何模型中的深度信息，结合该像素点显示在屏幕上的平面二维坐标，得到每个像素点的三维坐标；

步骤5：根据当前分视图中包含的待计算目标的三维几何模型部分图像的每个像素点的法矢量信息、三维坐标，利用物理光学方法，计算当前分视图中包含的待计算目标部分的散射场并保存；

步骤6：重复采用步骤3到步骤5，依照从左至右、从上至下的顺序分别计算剩余(n*n)-1个分视图中包含的待计算目标部分的散射场并保存；将计算得到的n*n个散射场的值进行代数和叠加，获得当前视图中包含的待计算目标可见部分的散射场，待计算目标可见部分是指模型旋转到当前位置时显示在屏幕上的图像；利用rcs计算法得到当前视图中包含的待计算目标可见部分的rcs；

步骤7：将三维几何模型绕自身的竖直中心轴顺时针旋转m次，每次旋转r度，m和r满足(m+1)*r＝360，其中，m、r均为预设值；每旋转一次，执行一次步骤2到步骤6，得到每一次旋转之后显示在计算机屏幕上的视图中待计算目标可见部分的rcs；

步骤8：将步骤2-步骤7中得到的所有(m+1)个rcs求和，得到待计算目标完整的rcs。

本实施例的待计算目标为直径1米的导体球，计算其rcs。当采用传统图形电磁算法时，显示于计算机屏幕上的待计算目标的三维几何模型模型如图2所示。图3是采用mie级数得到的导体球的rcs理论值，可以看出，在电尺寸较大时，球的rcs应该接近于-1.049dbsm。采用本发明方法中步骤2和步骤3，设n＝2时，将原视图划分为4个分视图，如图4所示，左上角的分视图完全显示在计算机屏幕上。采用本发明的方法计算待计算目标的rcs，计算结果对比如图5和图6所示。图5中曲线分别为传统greco方法和将视图划分为4个分视图之后的结果对比，图6中曲线分别为将视图划分为4个分视图和16个分视图后的计算结果对比。

通过实施例可以看出，随着频率的增加，本该更加接近于理论值的曲线产生了波动，这是由于像素离散的精度不足造成的。通过本发明方法的改进，greco方法的精度有了明显的提高，并且划分的部分越多，rcs计算结果越接近于理论值，证明了该方法的正确性和有效性。