利用 SurRender 软件进行空间场景的科学图像渲染
天体物理仪器与方法
2018-10-04 v1 地球与行星天体物理
计算机视觉与模式识别
摘要
航天器自主性可通过基于视觉的导航(VBN)技术增强。应用范围从太阳系天体附近机动与行星表面着陆，到在轨服务或空间碎片清除。VBN 算法的开发与验证依赖于可获得物理精确的相关图像。然而过往任务的档案数据很少能服务于此目的，且获取新数据通常成本高昂。SurRender 软件是一种图像模拟器，以解决空间场景真实感图像渲染的挑战，具有高代表性。图像通过光线追踪渲染，以物理单位实现几何光传播的物理原理。采用了宏观仪器模型与场景物体反射率函数。SurRender 特别为空间场景优化，物体间距离巨大且场景可达太阳系尺度。光线追踪方便地应对 VBN 算法的一些重要效应：图像质量、食、次级照明、亚像素边缘成像等。通过指定天体(相机、太阳、行星、卫星)随时间的位姿、三维形状与材料表面属性，可轻松建立模拟(在 MATLAB、Python 等中)。SurRender 自带建模工具，能超越现有的形状、材料与传感器(投影、时间采样、电子学等)模型。其原生设计用于模拟不同类型传感器(可见光、LIDAR 等)。提供用于处理海量数据集的工具，以存储反照率图与数字高程模型，或用于程序化(分形)纹理生成，在很大观测距离范围(从数百万公里到着陆)产生高质量图像。我们用一组案例研究展示 SurRender 性能，特别着重于 900 公里月球飞越模拟。
引用
@article{arxiv.1810.01423,
title = {Scientific image rendering for space scenes with the SurRender software},
author = {Roland Brochard and Jérémy Lebreton and Cyril Robin and Keyvan Kanani and Grégory Jonniaux and Aurore Masson and Noela Despré and Ahmad Berjaoui},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.01423},
year = {2018}
}
备注
11 pages, 10 figures, 69th International Astronautical Congress (IAC), Bremen, Germany, 1-5 October 2018, https://www.airbus.com/space/space-exploration/SurRenderSoftware.html