偏振光谱BRDF建模与仿真

在偏振光条件下,物体的表面反射受到折射率、表面粗糙度、入射角等多种因素的影响。针对粗糙物体表面在不同波段光照下表现出不同的偏振反射特性,提出一种基于Kirchhof理论的偏振光谱BRDF模型。利用已知材质在不同波长下的复折射率,对其折射率和消光系数部分分别反演出的对应光谱模型,进而得到复折射率的光谱模型;同借鉴经典的表面粗糙度测量方法,结合菲涅耳反射公式,推导出表面粗糙度的光谱模型,将得到的复折射率和粗糙度光谱模型与BRDF模型相结合,推导出偏振光谱BRDF建模。模型分别在折射率随波长变化、粗糙度为常量,折射率、粗糙度均随波长变化以及原模型三种情况下进行仿真对比实验,并将所得到的数据与其他资料进行对比。其结果表明,该模型能够较为准确的反映物体表面的偏振反射特性,并且能够描述偏振度随波长变化趋势的光谱特征,能够为偏振遥感、物质分类等方面的应用提供可靠依据。

热辐射偏振建模与仿真

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。