基于OpenGL光照模型的有效辐射计算(4)
磁计算方法引入。目前这些还都处于研究阶段，离真正可靠的结果还有很多距离，
还有大量工作急需进行。
1.3 研究内容及研究方法
根据有效辐射计算的需要，分析研究对象的辐射特性，运用C语言，借助三
文图形 API 工具 OpenGL 编制程序，求解研究对象的有效辐射。因而，本文的研
究内容主要包括：
1）根据具体环境，分析研究对象的红外辐射特性。
2）探求 OpenGL 中 RGB 值与物体的红外辐射之间的变换关系，为运用
OpenGL API工具打下基础。
3）研究运用OpenGL光照模型求解有效辐射的通用流程。
4）构造具体几何模型进行实证分析，论证运用该方法的可行性与精确
性。并根据结果提出修正改进措施。
本文的创新之处在于运用计算机图形学知识，借助 OpenGL 光照模型，将传
统的有效辐射计算图形化、可视化。本文为有效辐射计算提供了一种新方法、新
思路。本文可以应用于红外实时仿真、红外成像等领域，对于拓展有效辐射计算
的方法具有借鉴意义。 2基于 OpenGL光照模型的有效辐射计算实现
基于 OpenGL 的光照模型的有效辐射计算的设想源于应用于高频区雷达散射
截面计算中的图形电磁计算方法（GRECO）。图形电磁计算，充分利用了 3D 图形
工作站的图形消隐以及加速能力，实现了计算的可视化。本文将这种思路引进到
红外辐射的计算当中，通过计算机编程，借助 OpenGL API 工具，试图以“所见
即所得”的方式实现红外辐射的可视化计算。
严格地讲，OpenGL 被定义为“图形硬件的一种软件接口（Application
Programming Interface , API）”。从本质上讲，OpenGL 是一个 3D 图形和模型
库。[20]
OpenGL 具有两个突出的优点：首先，OpenGL 非常接近底层硬件，使得用
OpenGL编写的程序具有较高的运行效率；其次，OpenGL移植能力很强。
基于OpenGL光照模型的有效辐射计算方法的核心思想为：利用3D图形处理
工具建立几何模型，将自身出射辐射和外界投射辐射视作可见光中自发光与投射
辐照，设定相应的光源与材质属性，利用计算机硬件进行渲染与遮挡，通过读取
屏幕投影图像的RGB值得到物体的有效辐射值。
红外辐射的可视化计算包括以下几个主要部分：
a) 物体的几何建模。即利用 OpenGL 建立处理对象的几何模型，在 OpenGL
中几何建模是通过代码实现的。几何模型的显示需要符合OpenGL的图形
规范。模型的旋转、缩放、平移以及消隐都由GPU完成。
b) 物体的红外热辐射分析。物体的红外有效辐射分为自身发射和对投射辐
射的反射部分。通过对热辐射分析，确定程序中应该相应设定的光源。
c) 红外辐射与可见光的线性变换。通过线性变换将红外辐射表示为灰色可
见光，实现红外辐射的可视化。
d) 读取辐射值。即读取几何模型各像素点的 RGB 值，并进行步骤 C 中变换
的逆变换得到有效辐射值。
在具体实现时，在 Visual C++6.0 Enterprise 平台上，采用 C 语言编程。
本文中将使用 OpenGL 编程指南中的模块化编程思想以及控制台结构。这样可以
把精力集中在OpenGL本身。实现思路如图 1 所示： 首先，借助 OpenGL API ，对物体进行几何建模；其次，对物体进行红外辐
射分析，确定其所处环境中的红外光源，利用线性变换，设置灰光源代替红外光
源，并根据物体的反射特性以及发射特性设置材质属性；利用硬件渲染几何模型，
并读取每个像素出的RGB值，利用变换，转换为辐射值，即为所要求得有效辐射。