哈尔滨工业大学 航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001
为了给海面溢油污染识别检测提供理论基础,根据菲涅尔反射公式的偏振反射系数,结合偏振双向反射率因子和粗糙海面的概率密度分布函数,建立了完善的pBRDF模型,仿真在不同太阳入射角度、不同探测器观测角度以及不同海面风速风向等条件下海水和油膜的偏振反射分布函数。结果表明:海水和油膜太阳天顶角为53°和56°时P偏振反射率分别为1.0×10?5和2.5×10?5,S偏振反射率随着太阳天顶角的增加而增加;海面风速越大偏振反射率峰值越小;海面风向只改变pBRDF的空间位置;海水和油膜线偏振度空间分布有明显差异。搭建实验平台相机以40°拍摄时,得出海水和油膜的线偏振度分别在0.2~0.4, 0.5~0.7之间,同时表明利用偏振探测获取目标场景的偏振度和偏振角图可提高图像质量。
油膜 偏振反射特性 oil slick pBRDF pBRDF polarization reflection characteristics 红外与激光工程
2020, 49(4): 0426002
北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
为了更精确地描述涂层类材料的偏振双向反射分布函数, 在微面元模型的基础上建立了双高斯偏振BRDF模型并对模型进行了仿真。相对于以往模型, 其耦合了强度分布非朗伯的且包含偏振成分的以Rahman-Pinty-Verstraete函数为基础的漫反射。利用基于LCVR的全偏振多谱段成像仪在476 nm波段对白色、哑光白和珍珠白的自喷漆以及普通光盘背面的漆进行了多组面内偏振BRDF测量实验。之后从部分实验数据出发利用最小二乘法对模型参数进行了分步反演, 反演结果在多组初值条件下都一致, 证明反演得到的参数为全局最小值。最后对获得的模型参数进行仿真, 结果表明模型对强度值和偏振度值符合都很好, 尤其是能够符合漫反射的偏振。该模型对物质分类及识别以及场景仿真具有一定的实用意义。
偏振BRDF 偏振漫反射 涂层 pBRDF polarized diffuse reflection paint LCVR LCVR 红外与激光工程
2017, 46(11): 1117002
1 解放军理工大学理学院,江苏 南京 211100
2 解放军理工大学电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室,江苏 南京 210007
偏振BRDF模型的计算往往非常复杂,为了简便准确地获取伪装目标和背景的反射光偏振度差值,采用特殊值法和理想化方法对Maxwell-Beard BRDF模型中的微面元分布函数和遮蔽函数进行简化,使微面元分布函数较Torrance-Sparrow模型更准确,较Maxwell-Beard模型更简单。然后利用Fresnel反射中物体对光线平行分量和竖直分量反射率不同的性质,采用物理理论分析的方法计算得到表示反射过程的Muller矩阵,并建立了其矢量BRDF模型。针对面内反射,利用Matlab对模型进行模拟,仿真结果证明:模型可以描述粗糙表面反射偏振特性。研究结果对研究粗糙表面反射偏振特性的影响因素及伪装目标偏振探测有一定的理论和实践意义。
偏振BRDF模型建立 偏振度 Stokes矢量 粗糙度 establishment of pBRDF model degree of polarization Stokes vectors roughness
1 西安工业大学 光电工程学院, 西安 710032
2 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
基于偏振双向反射分布函数,从理论上推导了瑞利缺陷粒子分别位于光学表面上方和基底内部的散射场, 研究了光学表面瑞利缺陷粒子的方位诊断问题.通过对不同波长下冗余缺陷粒子位于不同方位时双向反射分布函数pp项的分析与讨论实现对缺陷位置的初步判断.结果表明, SiO2瑞利缺陷粒子位于裸基底上方时, 双向反射分布函数pp项受波长影响的敏感程度远大于位于SiO2涂覆上方时, 可以通过测量缺陷粒子对波长变化的敏感程度判断缺陷粒子的大致方位;当缺陷粒子在Si基底下方时, 方位角的凹痕出现在85°到90°之间, 当缺陷粒子在SiO2涂层下方时, 方位角的凹痕出现在70°左右, 因此, 可以根据方位角凹痕位置的不同实现对缺陷粒子方位的进一步诊断.
光散射 方位诊断 偏振双向反射分布函数 光学表面 瑞利粒子 Light scattering Position diagnosis PBRDF Optical surface Rayleigh particle