Physics Based Simulation of Light Sources

  • Jeff Clark
  • Brad Colbert
  • Karl Mathia
  • Brett Chladny
Conference paper

Abstract

Light sources inherent in urban populations, battlefield effects, and vehicles are the dominant features in a simulated night scene. The effectiveness of optical sensors in these environments is positively or negatively affected depending upon the quantity, type, power, placement, housing, and orientation of these sources. Yet, traditional simulation techniques have focused little on the accurate representation of light sources and their interaction with other scene elements. Traditional lightpoint rendering techniques, while addressing modest out-the-window training requirements, fall well short of recreating the challenges associated with the employment of image intensifying sensors for situational awareness in today’s complex mission environments. The elevated priority of low-altitude, urban missions such as close air support (CAS) and combat search and rescue (CSAR) will require richer, more accurate, and more dense representations of light sources if the sensor-related elements of these missions are to be trained in simulators.

Leveraging related research and development, ADDNS Phase II development efforts will integrate point source modeling techniques pioneered under collaborative research and development. The presented paper will summarize the core concepts employed to model urban lighting with the density and accuracy desired for sensor training applications. Secondly, a proof-of-concept, open architecture XML storage structure for point source modeling parameters will be summarized. Finally, the results of these techniques will be presented in an application example demonstrating the offline prediction of point source types, power, and location from remote sensing data as well as the production of physics-based terrain irradiance maps for simulation.

Keywords

Europe Mast 

Sommaire

Selon les circonstances, les principales sources de lumière d’une scène nocturne sont l’éclairage urbain, les effets des combats et les véhicules. Dans les environnements visés, l’efficacité des capteurs optiques est considérablement et diversement affectée, positivement ou négativement, par la quantité, le type, l’intensité, la position, l’habillage et l’orientation de ces sources. Or, les techniques classiques de simulations reproduisent avec peu de précision les sources de lumière et de leur interaction avec les autres éléments de la scène. Bien que, dans le passé, elles aient été suffisantes pour les besoins modestes de formation aux scènes hors de l’aéronef, les techniques classiques de rendu des sources ponctuelles laissent beaucoup désirer au plan de la reconstitution des difficultés d’utilisation des capteurs à amplification d’image aux fins de la connaissance de la situation, dans les environnements complexes des missions actuelles. Actuellement, on accorde une forte priorité aux missions à basse altitude en terrain urbain comme l’appui aérien rapproché (AAR) ou la cherche et sauvetage de combat (RESCO). Or, si nous voulons assurer avec nos simulateurs, une formation aux éléments de ces missions qui requièrent l’utilisation de ces capteurs dans ces environnements très complexes, nous devrons disposer de représentations des sources de lumière beaucoup plus riches, précises et denses.

Tirant parti des travaux connexes dans ce domaine, les travaux de développement de la phase II intégreront les techniques de modélisation des sources ponctuelles, mises au point par la collaboration en R et D. Nous décrirons les concepts centraux de la modélisation des sources ponctuelles avec des détails suffisamment fins pour produire des modèles physiques de rayonnement nécessaires à la reproduction de la complexité de la scène, avec la précision nécessaire pour son utilisation lors de la formation avec les capteurs. Ensuite, nous présenterons la structure de stockage en architecture ouverte XML produite aux fins de la validation de principe. Pour finir, nous présenterons les résultats de l’utilisation de ces techniques dans un sommaire de travaux connexes, démontrant les prédictions hors-ligne du type, de l’intensité et de la position des sources ponctuelles dans des champs denses d’éclairage artificiel ponctuel, ainsi que la production de cartes de l’éclairement du terrain, fondées sur la physique, pour les simulations.

References

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Copyright information

© Springer Science+Business Media, LLC 2010

Authors and Affiliations

  • Jeff Clark
    • 1
  • Brad Colbert
    • 1
  • Karl Mathia
    • 1
  • Brett Chladny
    • 1
  1. 1.Renaissance Sciences CorporationChandlerUSA

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