[发明专利]一种规则曲面表面电流感应特征图像生成方法

权利要求书

1.一种规则曲面表面电流感应特征图像生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在均匀平面电磁波照射到规则曲面，产生电流感应的场景下，给定规则曲面表征和均匀平面电磁波入射信息，并确定X轴和Y轴上的网格剖分长度；

所述步骤S1包括：

S101.设均匀平面电磁波照射到规则曲面，产生电流感应，首先构建世界坐标系O-XYZ；

给定规则曲面的表征公式为z＝f(x,y)，式中x、y的取值范围为：x₁≤x≤x₂和y₁≤y≤y₂，其中，x₁、x₂、y₁、y₂为世界坐标系下预设的参数边界；

S102.给定均匀平面电磁波入射信息：

均匀平面电磁波工作频率为f₀Hz，入射方向为水平和垂直极化场强分别为和

S103.给定网格剖分密度为D，则在X轴和Y轴上的网格剖分长度Δx＝Δy＝λ/D，其中λ＝c₀/f₀为工作频率对应的波长,c₀为自由空间波速；

S2.将规则曲面在XOY平面进行投影，得到投影的矩形区域R_XOY，在矩形区域R_XOY内进行网格生成，得到平面二维离散矩形网格；

所述步骤S2中，在矩形区域R_XOY内进行网格生成，得到平面二维离散矩形网格的过程包括：

根据X轴网格剖分长度Δx和Y轴网格剖分长度Δy，计算X轴剖分数nX和Y轴剖分数nY：

在矩形区域R_XOY内，生成(nX-1)·(nY-1)个网格，作为平面二维离散矩形网格；

S3.对于平面二维离散矩形网格中的每一个网格，确定网格中心点在规则曲面上的映射点R_ij，并确定R_ij位置上的信息列表；

所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.对于平面二维离散矩形网格中的任一个网格G_ij,G_ij网格中心点二维坐标P_ij(x_i,y_j)为：

x_i＝(i+0.5)Δx,y_j＝(j+0.5)Δy；

其中，i＝1,2，…,nX-1；j＝1,2，…,nY-1；

S302.将步骤S301得到的网格中心点二维坐标(x_i,y_i)代入规则曲面表征公式，得到：

z_ij＝f(x_i,y_j)

然后得到该网格中心点在曲面上的映射点R_ij(x_i,y_j,z_ij)

S303.计算曲面映射点R_ij上的感应电流J_ij；

将规则曲面上被均匀平面电磁波照亮的区域上，任意一点r′的表面感应电流J_PO(r′)为：

其中，为r′位置上的单位法向矢量；

而对于工作频率为f₀Hz的均匀平面电磁波，其入射到r′位置上的磁场分量表示为：

其中，为自由空间波数,η＝120π为自由空间波阻抗，为X轴、Y轴、Z轴三个方向的单位方向向量；

S304.确定曲面表面位置上相互正交的单位切向矢量和和单位法向矢量

其中，norm为矢量长度归一化函数，目的是将矢量长度变为1；

S305.将作为r′，作为得到表面感应电流J_PO(R_ij)在单位切向矢量和上的分量J_u(R_ij)和J_v(R_ij)

S306.得到表面感应电流J_PO(R_ij)在曲面表面R_ij位置上的切平面分量J_t(R_ij)

S307.收集网格中心点位置上的z_ij、J_u(R_ij)、J_v(R_ij)和J_t(R_ij)的xyz分量，分别用z_ij、表示；

S308.在i＝1,2，…,nX-1；j＝1,2，…,nY-1时，遍历平面二维离散矩形网格中的每一个网格，并对每一个网格重复执行步骤S301～步骤S307，直到完成(nX-1)×(nY-1)个网格的遍历为止，得到列表

S4.根据R_ij位置上的信息列表，生成规则曲面表面电流感应特征图像。

2.根据权利要求1所述的一种规则曲面表面电流感应特征图像生成方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：

S401.初始化六幅数字图像，设置每幅图像的长宽分辨率分别为nX-1和nY-1，即设置屏幕用于显示图像的长边的分辨率为nX-1，宽边的分辨率为nY-1，这六幅数字图像分别记为I_z、I_u、I_v、I_tx、I_ty、I_tz；

S402.遍历X轴上的nX-1个网格和Y轴上的nY-1个网格，并从列表Z、J_u、J_v、J_tx、J_ty和J_tz中取得每个网格上的值的实部赋值给I_z、I_u、I_v、I_tx、I_ty、I_tz对应的像素值；

S403.将六幅数字图像的值域按照线性规则进行归一化，使得最小值对应0，最大值对应1；

S404.显示并保存六幅数字图像，得到了六幅随X轴和Y轴像素点位置变化的数字图像，分别对应几何特征图像、表面感应电流U向分量表征图像、表面感应电流V向分量表征图像和表面感应电流X、Y和Z向分量表征图像。