基于二向偏振分布函数修正的机场地物材质可见光偏振特性研究

1

作者 邹宏扬 战俊彤 +5 位作者 李文君 张肃 付强 段锦 李英超 刘宏宇 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期343-358,共16页

为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维... 为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维球体的解决方案,并利用球面三角学公式对阴影遮蔽函数进行优化。同时,考虑到不同目标具有独特的色散特征,本研究引入色散模型代替受波长影响的传统二向反射分布函数(BRDF)参量,综合考虑漫反射、体散射,构建了新的BPDR模型。通过多角度BRDF实验,与基于动态TS算法的模型参量拟合,得到典型机场地物材质的线偏振度与模型六参量拟合结果。经过多组测试取均值,得到拟合参量中均方根粗糙度参量的测试值,验证了修正BPDF模型的有效性。在仿真分析阶段,以均方根误差(RMSE)作为精度评价指标,将修正BPDF模型、对照模型、实验结果三者进行对比,系统分析了探测角、方位角、入射角对偏振特性的影响。结果显示:4种实验目标在探测角变化时,修正模型的精度较对照模型分别提升了4.39%、4.00%、4.17%、5.26%,且在大探测角下的RMSE仍小于0.05,充分证明修正后模型可用于机场地物目标等粗糙材质的偏振特性研究。此外,通过仿真分析拟合参量对目标偏振特性的影响,发现线偏振度与折射率呈正比关系,而与表面粗糙程度呈反比关系。实验和仿真证明了修正BPDF模型的准确性,为机场地物目标的偏振特性研究提供了思路。 展开更多

关键词 偏振特性 镜面反射 色散 遮蔽效应 二向偏振分布函数(bpdf)

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变温条件下的红外偏振BRDF快速测量系统

2

作者 黄昂 王景辉 +4 位作者 董伟 孟凡山 黄帅 李益文 冯国进 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期650-657,共8页

在变温条件下的红外偏振BRDF能准确反映材料表面的辐射特性,为表面光学特性研究提供基础数据,在热成像和红外目标检测等领域有广泛的应用前景。然而,目前的偏振BRDF测量系统主要采用离散逐点扫描方式,单角度扫描时间在5 min以上,完整BRD... 在变温条件下的红外偏振BRDF能准确反映材料表面的辐射特性,为表面光学特性研究提供基础数据,在热成像和红外目标检测等领域有广泛的应用前景。然而,目前的偏振BRDF测量系统主要采用离散逐点扫描方式,单角度扫描时间在5 min以上,完整BRDF测量时间达数小时,并且分辨率较低。在应用于变温测量时,需要长时间保持样品表面的高温,这会导致能耗增加且实施困难。因此,迫切需要研究快速测量方法。研制一套可实现室温~1000℃便携式样片加热的红外偏振BRDF测量系统,克服机械臂的负载和耐温问题。针对研制系统构建测量模型,并提出一种基于机械臂的偏振BRDF连续扫描方法,通过机械臂离散转动-环轨连续扫描和环轨离散转动-机械臂连续扫描两种方式实现不同偏振态下的三维BRDF快速连续测量,在提高测量速度的同时提高了测量分辨率,单角度扫描时间在1 min以内,完整BRDF测量时间缩短至约1 h,更适用于变温BRDF测量。将所提出的测量方法应用于镜面反射较强的磨砂不锈钢样片表面变温BRDF测量,针对强反射位置附近进行精细连续扫描,获得6.1×10^(-6)、1.37×10^(-5)和3.81×10^(-5) sr三种探测立体角度下的局部偏振BRDF三维分布。立体角越大,空间滤波效果越强,显现出更小的测量峰值,这与BRDF理论测量模型相吻合。因此,在进行强镜面反射材料的BRDF测量时,需要采用小立体角探测,减小空间滤波效应,不锈钢样片测量采用6.1×10^(-6) sr的立体角。在变温实验中,当温度升高时,不锈钢样片表面发生氧化反应,S和P偏振BRDF峰值均随温度升高而降低,两个偏振态下的最大测量标准差相比于BRDF平均值占比分别为0.56%和0.24%,不同温度下BRDF测量重复性较好,且两者变化趋于一致,说明了研制系统的偏振BRDF测量的有效性。 展开更多

关键词 双向反射分布函数 偏振测量 变温环境 红外反射

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强光背景下主动偏振成像方法 被引量：1

3

作者 史浩东 许家伟 +6 位作者 张健 吴洪波 王超 刘壮 战俊彤 李英超 付强 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1075-1086,共12页

针对传统光电探测方法在强光背景下目标探测对比度低的问题,本文提出一种基于激光照明的主动偏振成像方法。首先构建激光入射双向反射分布模型、激光入射偏振双向反射分布模型以及激光照明的目标表面偏振度模型,并分析3种典型目标材料... 针对传统光电探测方法在强光背景下目标探测对比度低的问题,本文提出一种基于激光照明的主动偏振成像方法。首先构建激光入射双向反射分布模型、激光入射偏振双向反射分布模型以及激光照明的目标表面偏振度模型,并分析3种典型目标材料偏振特性与束散角之间的耦合关系。然后在暗室可控条件下开展逆光观测实验,验证目标偏振特性受激光束散角的影响。实验结果表明:强光背景下主动偏振成像目标对比度与传统被动强度成像相比提升了86.11%,不同束散角下不同目标材料的可见光偏振特性间存在差异,金属材质相对于非金属材质的线偏振度提升更高,实验结果与理论分析具有较好的一致性。最后,在室外开展太阳逆光观测实验,验证了研究方法在室外高强光、远距离下依旧具有适用性。本研究为提升强光背景下的目标精准感知能力奠定了理论基础。 展开更多

关键词 激光束散角 强背景光 可见光偏振特性 偏振双向反射分布函数 偏振度

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基于BRDF可见光偏振成像技术的海面溢油油种识别研究

4

作者 刘双 马毅 +3 位作者 李英超 姜宗辰 杜凯 王斌 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期11-24,共14页

海上溢油事件发生后需要及时判断溢油种类,为溢油事故处置提供及时有效的应对措施。本文利用BRDF多角度测量装置和可见光偏振相机对不同油种和清洁海水进行观测,基于可见光偏振特征筛选出最佳观测Stokes参量和对应观测几何,构建了清洁... 海上溢油事件发生后需要及时判断溢油种类,为溢油事故处置提供及时有效的应对措施。本文利用BRDF多角度测量装置和可见光偏振相机对不同油种和清洁海水进行观测,基于可见光偏振特征筛选出最佳观测Stokes参量和对应观测几何,构建了清洁海水和不同油种数据集,并建立了基于BRDF偏振特征的DBN溢油油种识别模型。研究发现,在实验室可控条件下,相对方位角–60°、0°、–30°组合时油种识别效果较好,光源天顶角和相机观测角二者在接近±50°时识别效果较好;多次重复实验显示,海水、原油、重油、汽油、柴油、棕榈油的最优识别率分别为90%、86.27%、84%、80.44%、82.08%和82%;基于可见光偏振特征所建立的油种识别模型,对于海面溢油种类区分具有较好的效果。 展开更多

关键词 油种识别 双向反射分布函数(BRDF) 偏振 观测几何 偏振度

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涂层表面偏振双向反射分布函数的多参量混合模型 被引量：9

5

作者 冯巍巍 魏庆农 +4 位作者 汪世美 刘世胜 伍德侠 刘增东 王东方 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期962-966,共5页

为了表征不同涂层表面的偏振光学散射特性,在基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型的基础上,针对不同涂层样品提出了一种适用范围更广的多参量偏振双向反射分布函数模型.采用遗传算法对实验数据进行模型参量拟和.实验结果表明,对... 为了表征不同涂层表面的偏振光学散射特性,在基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型的基础上,针对不同涂层样品提出了一种适用范围更广的多参量偏振双向反射分布函数模型.采用遗传算法对实验数据进行模型参量拟和.实验结果表明,对几种不同的涂层样品,这种多参量模型的模拟计算结果与测量结果均能较好吻合,可以为后续的目标偏振特征提取与识别工作提供参考. 展开更多

关键词 偏振 双向反射分布函数模型 遗传算法

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粗糙表面反射辐射偏振特性研究 被引量：21

6

作者 王霞 邹晓风 金伟其 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1327-1331,共5页

为分析和研究粗糙表面反射辐射偏振特性及在目标表面二维空间的分布状况,基于偏振双向反射分布函数模型,推导出了粗糙表面反射辐射偏振度的一般表达式.针对不同材料涂层表面,综合考虑了表面漫反射和镜面反射,对偏振度进行了计算,分析了... 为分析和研究粗糙表面反射辐射偏振特性及在目标表面二维空间的分布状况,基于偏振双向反射分布函数模型,推导出了粗糙表面反射辐射偏振度的一般表达式.针对不同材料涂层表面,综合考虑了表面漫反射和镜面反射,对偏振度进行了计算,分析了不同材料折射率及粗糙度下偏振度的分布.计算结果与实际测量数据基本吻合,为实际测量提供一定的理论指导. 展开更多

关键词 反射辐射偏振度 粗糙表面 偏振双向反射分布函数 漫反射

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表面粗糙材质的复折射率反演 被引量：9

7

作者 战永红 刘卿 +1 位作者 杨迪 王雅萍 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2178-2184,共7页

由于目标偏振特性研究中表面粗糙材质的复折射率很难准确反演,本文对常用的Vimal-Milo反演法进行了改进。分析了粗糙表面的偏振二向反射特性,指出了Vimal-Milo法采用的"偏振度-角度相关"反演模式的不足。然后,提出了基于"... 由于目标偏振特性研究中表面粗糙材质的复折射率很难准确反演,本文对常用的Vimal-Milo反演法进行了改进。分析了粗糙表面的偏振二向反射特性,指出了Vimal-Milo法采用的"偏振度-角度相关"反演模式的不足。然后,提出了基于"相对偏振分量-角度相关"的反演方法 ,推导出复折射率的反演公式,并设计了对应的全局搜索算法。最后,利用绿漆及铝板的偏振特性测试数据,对提出的复折射率反演算法进行了验证,并基于此对偏振二向反射特性进行了正向推演验证。反演数据表明:使用本文提出的复折射率反演方法,表面粗糙铝板的复折射率的反演精度较Vimal-Milo法有了显著提高,实部和虚部与真值的误差均在±0.01以内,且评价因子小于0.07;推演数据表明:表面相对光滑的绿漆的偏振二向反射亮度的推演结果为Vimal-Milo法得到的均方根误差的1/5,与测试数据的误差在0.01以内。得到的结果证明本文所提复折射率反演方法可用于光滑及粗糙表面材质的复折射率反演。 展开更多

关键词 反演 复折射率 偏振二向反射分布函数 偏振特性 光学遥感

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基于混合遗传算法的偏振双向反射分布函数优化建模 被引量：6

8

作者 冯巍巍 魏庆农 +4 位作者 汪世美 刘世胜 伍德侠 刘增东 王东方 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期743-747,共5页

为了表征复杂涂层表面的光学散射特性,在微面元理论的基础上,建立了典型涂层样片的偏振双向反射分布函数模型。由于实验数据与模型参数之间存在复杂的非线性关系,采用了遗传算法对模型参数进行反演。针对遗传算法收敛速度慢及易限于局... 为了表征复杂涂层表面的光学散射特性,在微面元理论的基础上,建立了典型涂层样片的偏振双向反射分布函数模型。由于实验数据与模型参数之间存在复杂的非线性关系,采用了遗传算法对模型参数进行反演。针对遗传算法收敛速度慢及易限于局部极小的特点,在传统遗传算法参数反演的基础上,在适应度计算中引入了模拟退火算法对偏振双向反射分布函数模型进行优化建模。实验结果表明:模型的计算结果与实验结果吻合较好。从误差收敛曲线来看,这种混合遗传算法优化方法不仅可以有效避免目标函数陷入局部极小,而且可以有效缩短目标函数的收敛时间。这可以为后续的目标特征提取与识别工作提供参考。 展开更多

关键词 偏振 双向反射分布函数 模拟退火 遗传算法

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基于偏振菲涅尔反射比分布的主动偏振成像目标辨别方法 被引量：2

9

作者 耿利祥 陈钱 +2 位作者 钱惟贤 顾国华 潘佳惠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1916-1920,共5页

由于偏振特性是材料自身所决定的物理特性,其偏振图像含有丰富的目标信息,利用偏振信息对目标进行识别一直是国内外目标探测领域的研究热点,而主动偏振成像较之被动偏振成像更具有信噪比高以及可控性好等优势。在详细分析了偏振菲涅尔... 由于偏振特性是材料自身所决定的物理特性,其偏振图像含有丰富的目标信息,利用偏振信息对目标进行识别一直是国内外目标探测领域的研究热点,而主动偏振成像较之被动偏振成像更具有信噪比高以及可控性好等优势。在详细分析了偏振菲涅尔反射比分布的理论基础上,提出了一种利用探测物体表面的偏振菲涅尔反射比的主动偏振成像方法。该方法在发射端将偏振方向正交的两种偏振态的光源交替照射到目标场景中,在探测端用分别装有两个偏振方向垂直的偏振片的CCD采集偏振图像。同时,将探测端架构在不同的探测方向采集目标经主动光源照射后的偏振数据,最后将这些数据传输到计算中心,通过最优化拟合技术反演出不同目标的光学常数,由于不同目标的表面材质不同,其反映出的光学常数就不同,从而达到辨识不同材质目标的目的。实验分别采用了仿真数据和实测数据来验证该方法的有效性。仿真实验显示,所提出的方法利用材料的光学常数对不同材料进行区分不仅是科学的而且更方便有效。实测数据进一步验证了该方法能够较好的恢复出目标的相关光学常数,尤其在区分金属和非金属材料方面表现突出,并且探测方法结构简单实用,在目标探测、伪装识别等领域中有较大应用前景。 展开更多

关键词 主动偏振探测 偏振菲涅尔反射比 双向分布反射函数 偏振成像

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光学元件亚表面缺陷偏振双向反射分布函数 被引量：2

10

作者 潘永强 吴振森 杭凌侠 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期139-142,共4页

利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场,推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下,不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系... 利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场,推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下,不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系,以及不同入射角下p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数的3维散射图。结果表明:p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角,且随着入射角的增加,其最小值点所对应的方位角逐渐减小。 展开更多

关键词 亚表面缺陷 光散射 偏振双向反射分布函数

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粗糙基底上涂层的极化双向反射分布函数 被引量：2

11

作者 巩蕾 吴振森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期200-204,共5页

为了有效检测光学基底和镀膜后的光学元件质量,根据微面元电磁散射理论建立了一阶极化光散射模型,推导求解出其极化双向反射分布函数,获得了极化双向反射分布函数PP项与散射角和方位角的三维关系。数值模拟分析了入射角、基底粗糙度及... 为了有效检测光学基底和镀膜后的光学元件质量,根据微面元电磁散射理论建立了一阶极化光散射模型,推导求解出其极化双向反射分布函数,获得了极化双向反射分布函数PP项与散射角和方位角的三维关系。数值模拟分析了入射角、基底粗糙度及不同涂层厚度对极化双向反射分布函数的影响。数值结果表明:极化双向反射分布函数与入射角、相关长度、均方根高度及涂层厚度均成反比。P极化入射产生的P极化双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角。布鲁斯特角的位置随着入射角的增加逐渐向散射方位角小的方向移动。 展开更多

关键词 光散射 极化 双向反射分布函数(BRDF) 微面元极化模型

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单层二氧化钛薄膜的偏振散射特性 被引量：1

12

作者 潘永强 田爱玲 杭凌侠 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期3015-3019,共5页

为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论... 为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明:随着散射方位角的变化,P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下,随着入射角的增加,BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。 展开更多

关键词 薄膜 矢量光散射 偏振散射 偏振双向反射分布函数

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偏振光线跟踪绘制技术研究进展综述

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作者 王驰 谢昭 +1 位作者 高隽 姚婷婷 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期136-154,共19页

光线跟踪是计算机图形学中一种高真实感绘制方法,传统的绘制算法忽略了光的偏振效应.而研究表明:在光线跟踪中加入光的偏振效应,能对绘制结果产生重要的影响.偏振光线跟踪是预测绘制技术的研究核心,它不仅可以提供高真实感的绘制效果,... 光线跟踪是计算机图形学中一种高真实感绘制方法,传统的绘制算法忽略了光的偏振效应.而研究表明:在光线跟踪中加入光的偏振效应,能对绘制结果产生重要的影响.偏振光线跟踪是预测绘制技术的研究核心,它不仅可以提供高真实感的绘制效果,而且已被应用于偏振场景仿真和导航等领域.目前,偏振光线跟踪在国内尚未有相关工作.在预测绘制的框架下,根据偏振光线跟踪的流程,对偏振光线跟踪绘制技术的要点与关键问题进行了分析、总结与展望. 展开更多

关键词 光线跟踪 偏振 BRDF(bidirectional REFLECTION distribution function) 偏振可视化

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微粗糙基底上多层涂层光散射偏振建模与特性研究 被引量：10

14

作者 曹慧 高隽 +1 位作者 王玲妹 王驰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期640-647,共8页

为满足多层涂层目标的偏振探测需求,基于一阶矢量扰动理论,结合偏振传输矩阵,建立微粗糙基底上多层涂层的光散射偏振双向反射分布函数模型,研究多因素影响下两种典型涂层目标,单层减反射涂层和多层高反射涂层的光散射偏振特性,结果表明... 为满足多层涂层目标的偏振探测需求,基于一阶矢量扰动理论,结合偏振传输矩阵,建立微粗糙基底上多层涂层的光散射偏振双向反射分布函数模型,研究多因素影响下两种典型涂层目标,单层减反射涂层和多层高反射涂层的光散射偏振特性,结果表明单层减反射涂层目标的偏振度受观测位置影响,峰值左侧的偏振度较之裸基底增大,右侧反之,探测不同观测角下的偏振度可区分无涂层和涂层目标。不同观测角和入射波长下,多层高反射涂层目标的偏振度与涂层层数和涂层光学厚度显著相关,层数增加,多层涂层在镜反射附近具有去偏作用。仿真结果符合测量数据,验证了多涂层目标散射偏振模型的正确性与合理性,为实现多涂层目标偏振探测和反射隐身技术提供理论依据。 展开更多

关键词 散射 多层涂层目标 偏振双向反射分布函数 偏振度 穆勒矩阵

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基于偏振反射模型和随机森林回归的叶片氮含量反演 被引量：13

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作者 张子晗 晏磊 +5 位作者 刘思远 付瑜 姜凯文 杨彬 刘绥华 张飞舟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2911-2917,共7页

叶片氮含量极大程度上影响植被生物化学过程,有重要的研究意义。利用机载高光谱数据反演叶片氮含量在农业遥感领域有广泛应用,但其反演精度不能完全满足精细农业的需要,有一定提升空间。叶片氮含量遥感反演精度受机理误差和算法误差的影... 叶片氮含量极大程度上影响植被生物化学过程,有重要的研究意义。利用机载高光谱数据反演叶片氮含量在农业遥感领域有广泛应用,但其反演精度不能完全满足精细农业的需要,有一定提升空间。叶片氮含量遥感反演精度受机理误差和算法误差的影响,机理误差主要来源于叶片表面反射。传感器探测到的反射辐射既包含叶片内部多次散射,又包含叶片表面镜面反射部分,只有前者是携带叶片内部生化组分(如氮含量)信息的,由于后者是入射光在叶表蜡质层发生的直接反射,因此该部分并不携带叶片内部信息。根据菲涅尔定律,叶表镜面反射是部分偏振的,而内部散射是非偏振的,因而通过偏振反射建模可部分去除叶表镜面反射影响,以消除机理误差。算法误差主要来源于不同氮含量反演算法对于高光谱数据挖掘能力的差别。比较了偏最小二乘法、主成分回归、支持向量机、K-近邻算法和随机森林回归在高光谱叶片氮含量反演中的表现,在调整算法参数之后,选择使用随机森林回归算法以减少高光谱反演算法误差。以常绿针叶林、落叶阔叶林和针阔混交林为研究对象,利用多角度偏振卫星POLDER/PARASOL的多光谱数据库构建二向偏振反射模型,用以模拟和分析研究区森林的偏振反射率;从HySpex传感器系统获取的机载高光谱数据中去除偏振反射率带来的光谱机理误差,以实现叶片氮含量的精确反演。以均方根误差为主要指标评估精度变化可获得以下结论:在高光谱叶片氮含量反演中,消除偏振反射率带来的机理误差后,各算法反演精度均有提升,平均提升了4.244%。其中,随机森林回归可以最大程度减小反演算法误差(可决系数达到0.803,均方根误差达到0.252),且对光谱偏振信息最为敏感,去除偏振后精度提高了13.103%。相比于广泛使用的偏最小二乘算法,去除光谱机理误差并减小反演算法误差后,叶片氮含量反演精度整体提高了32.440%。该研究实现了基于机载高光谱数据的叶片氮含量精确反演,证明了在叶片氮含量反演中去除偏振反射率的必要性,体现了在高光谱氮含量反演中随机森林算法的应用潜力。 展开更多

关键词 遥感反演 偏振遥感 叶片氮含量 高光谱数据 随机森林回归 双向偏振分布函数

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热辐射偏振建模与仿真 被引量：5

16

作者 汤倩 张仁斌 +1 位作者 凌晋江 叶秋 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期41-46,共6页

针对传统热辐射偏振模型忽略物体表面微观分布的问题,进行红外热辐射偏振特性建模仿真研究,基于微面元偏振双向反射分布函数(p BRDF),结合微观结构分布情况建立红外热辐射偏振度模型。利用红外热辐射发射率的平行和垂直分量的和分之差... 针对传统热辐射偏振模型忽略物体表面微观分布的问题,进行红外热辐射偏振特性建模仿真研究,基于微面元偏振双向反射分布函数(p BRDF),结合微观结构分布情况建立红外热辐射偏振度模型。利用红外热辐射发射率的平行和垂直分量的和分之差来表示偏振度,根据基尔霍夫定律和微面元双向反射分布函数(BRDF)得到发射率与半球空间反射率之间的关系,最后将微面元BRDF偏振化计算定向半球空间反射率,继而得到定向发射率矩阵并计算偏振度。仿真结果表明,模型仿真得到的红外热辐射偏振度与发射角的关系曲线与实际测量结果基本保持一致,并且与传统红外热辐射偏振模型仿真结果相比较更符合实测值,在表面粗糙度较大的情况下,能够更准确地反映物体的红外热辐射偏振特性。 展开更多

关键词 热辐射 红外偏振 偏振度 双向反射分布函数

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基于微面元理论的“猫眼”目标回波散射偏振特性研究 被引量：4

17

作者 秦绪志 牛春晖 +1 位作者 陈世杰 吕勇 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期916-923,共8页

为了研究"猫眼"目标表面回波散射偏振特性,基于微面元理论建立了偏振双向反射分布函数模型,指出线偏振光在"猫眼"目标表面回波散射的偏振度与目标表面粗糙度、复折射率以及入射角、探测角有关。主要研究"猫眼&... 为了研究"猫眼"目标表面回波散射偏振特性,基于微面元理论建立了偏振双向反射分布函数模型,指出线偏振光在"猫眼"目标表面回波散射的偏振度与目标表面粗糙度、复折射率以及入射角、探测角有关。主要研究"猫眼"目标表面粗糙度对其回波散射偏振度的影响,利用Matlab仿真得到"猫眼"目标回波偏振度与目标表面粗糙度参数σ的关系曲线。选择经过不同砂纸打磨的硅片作为"猫眼"目标进行实验,当硅片表面均方根高度分别为0.067μm、0.554μm、0.726μm、1.651μm、1.893μm时,其表面回波散射偏振度的测量值依次为98.83%、98.16%、96.08%、94.91%、94.6%,表明"猫眼"目标回波散射的偏振度随其表面粗糙度的增大而减小。 展开更多

关键词 偏振双向反射分布函数 微面元理论 “猫眼”目标 偏振度 粗糙度

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粗糙表面反射偏振特性的研究进展 被引量：2

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作者 黄萌 陈青山 +1 位作者 李晓英 耿蕊 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第7期1-8,共8页

不同粗糙表面反射偏振特性的明显差异为目标探测与识别奠定了基础,其研究受到不同领域的广泛重视。基于粗糙表面反射原理和反射偏振理论模型,对粗糙表面反射偏振特性的研究进展进行了深入且详尽的归纳与总结。对粗糙表面反射光偏振特性... 不同粗糙表面反射偏振特性的明显差异为目标探测与识别奠定了基础,其研究受到不同领域的广泛重视。基于粗糙表面反射原理和反射偏振理论模型,对粗糙表面反射偏振特性的研究进展进行了深入且详尽的归纳与总结。对粗糙表面反射光偏振特性与入射角度、入射光波长、表面粗糙度等属性之间的关系进行了对比分析,并在此基础上对粗糙表面反射偏振特性的应用前景作出了阐述。最后,针对粗糙表面反射偏振研究目前存在的问题与未来发展给出了思考。 展开更多

关键词 粗糙表面 偏振双向反射分布函数 偏振 反射

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基于改进的微面元偏振BRDF模型的粗糙表面偏振反射特性分析 被引量：5

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作者 白鹏涛 孙兴伟 +2 位作者 董祉序 刘寅 杨赫然 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第8期24-29,共6页

为了表征粗糙表面反射光的偏振特性,基于微面元偏振BRDF模型,综合考虑镜面反射和漫反射,提出一种改进的多参量微面元偏振BRDF模型,并基于斯托克斯矢量与穆勒矩阵的关系,建立反射光偏振度数学模型。根据所建模型,使用最小二乘法对绿漆和... 为了表征粗糙表面反射光的偏振特性,基于微面元偏振BRDF模型,综合考虑镜面反射和漫反射,提出一种改进的多参量微面元偏振BRDF模型,并基于斯托克斯矢量与穆勒矩阵的关系,建立反射光偏振度数学模型。根据所建模型,使用最小二乘法对绿漆和铝表面的偏振度测量值进行参量反演,确定参量的最优组合。在此基础上分析了入射角、表面粗糙度以及相对方位角对反射光偏振度的影响。结果表明,与参考模型相比,绿漆表面和铝表面的偏振度均方根误差分别减小了67.11%和77.54%,模型与实测数据的吻合程度更高,证实建模时考虑漫反射能够提高模型的准确性。该模型可为粗糙表面偏振特征的提取与识别提供理论指导。 展开更多

关键词 偏振特性 微面元模型 双向反射分布函数 粗糙表面 偏振

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基于改进偏振双向反射分布函数的海面场景红外偏振成像仿真 被引量：1

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作者 谭畅 王世勇 +3 位作者 高思莉 陈丽 陈玮琳 裘莉娅 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期243-252,共10页

为解决传统偏振双向反射分布函数计算复杂、渲染实时性差的问题,基于微平面理论,提出一种更快速的偏振双向反射分布函数模型,并完成全链路的成像仿真。依据P-M海浪谱生成海面,设计了适用于偏振仿真的三维数据存储结构,讨论了探测器接收... 为解决传统偏振双向反射分布函数计算复杂、渲染实时性差的问题,基于微平面理论,提出一种更快速的偏振双向反射分布函数模型,并完成全链路的成像仿真。依据P-M海浪谱生成海面,设计了适用于偏振仿真的三维数据存储结构,讨论了探测器接收到的有效辐射并建立辐射控制方程,提出用宏观面元法向与探测方向中间向量代表微观面元平均取向的假设,改进传统P-G偏振双向反射分布函数模型。建立了海面与舰船的定向半球偏振反射率与发射率模型,最后对探测器进行建模,生成海面与舰船的图像,计算出偏振度图像,并与相近条件下获取的实拍图像进行了对比。结果表明,基于该仿真模型得到的仿真图像,与相近条件下获取的实测图像有良好的匹配度,证明了模型的准确性。 展开更多

关键词 红外偏振 偏振双向反射分布函数 成像仿真 偏振成像 海浪谱

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