真实感图形显示是计算机图形学研究的目标之一,光线跟踪技术是真实感图形学研究的一个热点。它能够模拟真实环境下光的反射、折射和阴影等物理现象,可以实现对三维场景的光学反射特性仿真。光线跟踪算法原理简单,容易实现,且能生成各种像素级别的视觉效果,是游戏、电影、航天等行业的一个重要的光影技术。本文结合双向反射分布函数(BRDF)、光线跟踪等相关理论和方法,将文中提出的基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法应用于空间目标反射特性仿真,全文主要内容如下:1.分析了常用的 BRDF 光照模型 Lambert、Phong、Cook-Torrance的原理;论述了光线跟踪的原理,以及Whittled光线跟踪和蒙特卡洛光线跟踪过程;并对当前主流的光线跟踪加速技术做了总结。2.针对空间目标表面光学反射特性仿真的任务,提出了基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法;并对反射特性仿真的技术要点诸如相机光学系统建模、目标几何建模、目标反射特性建模、目标成像仿真等进行了研究和实现。3.基于目标反射特性仿真的技术要点,实现了一个空间目标表面光学反射特性仿真系统。完成了数据库设计、主要类和接口设计以及相关功能模块的设计;最后使用三维引擎库OpenSceneGraph完成了整个系统的开发工作。仿真实验结果表明,使用本文改进的基于辐射度的光线跟踪顶点着色方法,结合目标表面以及周边景物表面的BRDF,能够实现场景绘制的真实性和高效性。