[发明专利]一种适用于不同天气条件下的室外典型地物pBRDF的测量方法

摘要

本发明提出一种适用于不同天气条件下的室外典型地物偏振二向反射分布函数(pBRDF)的测量方法，包括以下步骤：在无遮挡的条件下，利用偏振成像探测系统获取典型地物的偏振信息；完全遮挡直射太阳光的条件下，再次利用偏振成像探测系统获取其偏振信息；将两次测量的典型地物偏振信息相减得到由地物反射太阳直射光和天空散射光得到的偏振光Stokes矢量；分别测量和计算遮挡物与探测系统之间的距离和探测方位，以及遮挡物的姿态和大小；用太阳光度计测量气溶胶光学厚度、地面直接辐照度，结合当地气象条件选择大气模型参数；将大气模型参数输入辐射传输模型，得到天空散射光偏振信息；选用合适的典型地物参数模型，结合遮挡物方位，计算出被遮挡部分由地物反射天空散射光产生的Stokes矢量，在测得的Stokes矢量中减去由天空散射光引起的部分，最后通过与标准板的比较求解出典型地物表面真实的pBRDF值。本发明显著降低了天空散射光对典型地物pBRDF值测量造成的影响，提高了复杂天气下室外典型地物pBRDF的测量精度。

主权项

1.一种适用于不同天气条件下的室外典型地物pBRDF的测量方法，其特征在于：步骤1，使用偏振成像探测系统，分别获取待测典型地物未遮挡太阳直射光和遮挡太阳直射光的条件下的地物反射光的偏振态图像，并用4乘1的Stokes矢量表示每个像素点的偏振态。将两幅图像相减，得到地物反射被遮挡方向上入射的光线产生的Stokes矢量。步骤2，以待测物中心为原点建立极坐标系，测量太阳、遮挡物、镜头之间的方位关系，以及遮挡物的大小和方位，求得被遮挡天空相对于全天空范围的面积大小和方位。步骤3，用太阳光度计测量当地的太阳直接辐照度、气溶胶光学厚度，结合当地气溶胶类型和天气条件，选取合适的粒子谱分布函数，确定大气辐射传输模型中的各分层的勒让德多项式系数、单次散射反照率。步骤4，将步骤3的参数输入大气辐射传输模型中，从输出结果中选取包含在步骤2所求范围内的点，求得被遮挡的天空范围内的天空光偏振态分布，同时求出太阳直射方向上带有偏振特性的天空散射光在部分偏振光中所占的比例。步骤5，选取能够描述待测典型地物表面反射特性的表面反射模型，结合步骤4的结果，求得由天空散射光引起地物反射的Stokes矢量，将其从步骤1中的结果中减去，得到仅由地物反射太阳直射光引起的Stokes矢量，并与标准版反射值比较得到地物真实的pBRDF值。