ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Физически корректные синтетические изображения трехмерных сцен в заданном диапазоне длин волн обладают высокой значимостью в решении ряда прикладных задач. В основе формирования таких данных лежит моделирование физических взаимодействий, в том числе распространения электромагнитного излучения в пространстве сцены. В данной работе представлены результаты разработки механизма трассировки лучей в программном комплексе моделирования трехмерных сцен. Предложенный алгоритм расчета излучательного теплопереноса программно реализован для исполнения на графических процессорах в виде шейдеров и позволяет учесть сигнал от множества тел на сцене. Каждый испущенный луч, имитирующий распространение электромагнитной волны, претерпевает не более двух взаимодействий с телами и вносит добавку к собственному излучению наблюдаемой площадки в виде числа фотонов в заданном диапазоне длин волн и телесном угле. Для оценки разработанного алгоритма был предложен ряд модельных сцен, на которых было проведено сравнительное исследование при моделировании ИК области спектра. Учет механизмов излучательного теплопереноса при формировании картин радиометрических величин позволяет качественно улучшить получаемые изображения и вносит значительный вклад в фоновой сигнал.

1. An end-to-end hyperspectral scene simulator with alternate adjacency effect models and its comparison with CameoSim / U.A. Zahidi, P.W.T. Yuen, J. Piper, P.S. Godfree // Remote Sensing. – 2020. – Vol. 12 (1). – P. 74. – DOI: 10.3390/rs12010074.
2. Чешкова А.Ф. Обзор современных методов обнаружения и идентификации болезней растений на основе анализа гиперспектральных изображений // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2022. – Т. 26, № 2. – С. 202–213. – DOI: 10.18699/VJGB-22-25.
3. Скуднева О.В., Коптев С.В., Иванцов С.В. Навигационно-пилотажная система беспилотного летательного аппарата для мониторинга лесных пожаров // Известия вузов. Лесной журнал. – 2020. – № 6. – С. 194–203. – DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-194-203.
4. Зверев А.В., Ипатов Д.Е. Моделирование взаимодействия излучения со средой в программном комплексе симуляции трехмерных динамических сцен // Успехи прикладной физики. – 2023. – Т. 11, № 5. – С. 433–445. – DOI: 10.51368/2307-4469-2023-11-5-433-445.
5. Зверев А.В., Ипатов Д.Е. Модель динамической ИК сцены с асинхронной регистрацией излучения // Наноиндустрия. – 2023. – Т. 16, № S9-1 (119). – С. 234–242. – DOI: 10.22184/1993-8578.2023.16.9s.234.242.
6. Zverev A.V., Ipatov D.E. Complexities in data stream generation of model 3D scenes for IR time differentiating sensors // 2022 IEEE 23rd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). – IEEE, 2022. – P. 15–19. – DOI: 10.1109/ EDM55285.2022.9855059.