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目标表面与涂层光谱BRDF统计建模及特征参数反演

作　者: 曾震超
导　师: 吴振森
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 多光谱双向反射分布函数 遗传模拟退火算法 遮蔽函数 谱积分 粗糙度
分类号: O432.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 107次
引　用: 1次
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内容摘要


本文主要研究目标表面与涂层的激光、多光谱双向反射分布函数BRDF的实验测量、统计建模及粗糙度特征参数的反演等问题,具体工作如下：1.介绍了激光、可见光波段BRDF的实验测量系统以及定标处理的常用方法,比较了基本遗传算法和遗传模拟退火算法在BRDF优化建模性能方面的异同,并利用后者对典型目标样片激光波段的BRDF数据进行优化建模。2.研究了样片粗糙表面光散射CCD成像灰度图与其面元分布之间的关系,结果表明：若统计出面元的法矢分布概率,即可重现出它的图像并利用其后续处理结果能反演出相应的遮蔽函数参数来,进而对BRDF五参数模型进行修正。3.分析了样片光谱BRDF的分布特征,并借用热成像的概念,将多光谱BRDF以“热成像”的形式直观地显示出来。在此基础上,对这些样片多光谱BRDF进行谱积分及优化建模,获得了能够描述样片多光谱光散射特性的BRDF模型。4.提出了一种新的粗糙度特征参数的反演方法,即依据Kirchhoff散射理论和利用样品的BRDF实验数据,反演出这些物理量,并和总体积分散射法测量的结果进行对比。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-18
  §1.1 研究背景、目的和意义  8-10
  §1.2 国内外研究概况  10-16
    1.2.1 研究概况  10-15
    1.2.2 我国BRDF研究的历史与主要特点  15-16
  §1.3 本文主要内容及创新点  16-18
    1.3.1 论文内容安排  16-17
    1.3.2 本文的主要创新点  17-18
第二章 粗糙面光散射基本理论及BRDF统计模型  18-32
  §2.1 基本概念及定义  18-23
    2.1.1 粗糙面统计物理量  18-20
    2.1.2 双向反射分布函数  20-23
  §2.2 各种辐射量之间的关系  23-25
  §2.3 遮蔽函数  25-27
  §2.4 BRDF统计模型介绍  27-31
    2.4.1 (半)经验模型  27-29
    2.4.2 修正的五参数模型  29-31
  §2.5 本章小结  31-32
第三章 目标表面激光BRDF的遗传算法建模  32-54
  §3.1 BRDF的实验测量及数据定标处理  32-37
    3.1.1 BRDF的实验测量  33-34
    3.1.2 数据定标  34-37
  §3.2 遗传算法思想  37-42
    3.2.1 基本遗传算法  37-39
    3.2.2 遗传模拟退火算法  39-42
  §3.3 基本遗传算法和遗传模拟退火算法优化建模性能比较  42-48
  §3.4 目标表面激光双向反射分布函数统计建模  48-53
    3.4.1 激光0.808微米波段BRDF的统计建模  48-51
    3.4.2 激光1.06微米波段BRDF的统计建模  51-53
  §3.5 本章小结  53-54
第四章 利用粗糙表面光散射CCD图像灰度分布获取其表面面元法矢  54-74
  §4.1 图像灰度的直方图分析  54-58
  §4.2 曲线、曲面的微分几何基础  58-65
    4.2.1 空间的曲线  58-60
    4.2.2 空间的曲面  60-62
    4.2.3 反射光向量的计算  62-64
    4.2.4 从图像的灰度获取物体形状三维数据  64-65
  §4.3 金属表面光散射图像灰度的三维显示及面元法矢的计算  65-68
    4.3.1 金属表面CCD图像灰度的三维显示  65-67
    4.3.2 金属表面面元的法矢计算与其图像的重现  67-68
  §4.4 卫星包覆材料光散射图像灰度的三维显示及面元法矢的计算  68-73
    4.4.1 包覆材料光散射CCD图像灰度的三维显示  68-70
    4.4.2 包覆材料表面面元的法矢计算与其图像重现  70-73
  §4.5 本章小结  73-74
第五章 BRDF五参数优化统计模型的改进  74-84
  §5.1 材料表面面元方向余弦统计概率  74-77
    5.1.1 直角坐标转换为球坐标  74-75
    5.1.2 面元余弦统计概率的计算  75-76
    5.1.3 面元方向余弦统计概率与遮蔽函数的关系  76-77
  §5.2 卫星包覆材料BRDF五参数优化建模的改进  77-81
    5.2.1 卫星包覆材料遮蔽函数参数的反演  77-79
    5.2.2 卫星包覆材料遮蔽函数优化值与经验值的对比  79-80
    5.2.3 卫星包覆材料BRDF优化建模的改进  80-81
  §5.3 机场跑道BRDF五参数优化建模的改进  81-83
    5.3.1 机场跑道遮蔽函数参数的反演  81-82
    5.3.2 机场跑道BRDF优化建模的改进  82-83
  §5.4 本章小结  83-84
第六章 目标表面光谱BRDF的统计建模  84-99
  §6.1 引言  84
  §6.2 材料光谱BRDF特征分析  84-88
    6.2.1 材料表面光谱BRDF的测量与定标  84-85
    6.2.2 导弹蒙皮可见光谱BRDF特征  85-87
    6.2.3 卫星黄色包覆材料可见光谱BRDF特征  87-88
  §6.3 卫星包覆材料可见光谱BRDF的谱积分  88-91
  §6.4 卫星包覆材料可见光谱BRDF统计建模  91-95
  §6.5 白漆样片可见光谱BRDF统计建模  95-98
  §6.6 本章小结  98-99
第七章 目标表面可见光谱BRDF特征分析与表面粗糙度参数反演  99-118
  §7.1 目标表面光谱反射率与光谱BRDF的相关分析  99-101
    7.1.1 卫星表面材料的反射率谱特征  99-100
    7.1.2 卫星表面光谱BRDF与光谱反射率的相关分析  100-101
  §7.2 目标表面BRDF谱的空间分布  101-105
    7.2.1 导弹蒙皮可见光BRDF的"热成像"图  101-104
    7.2.2 卫星黄色包覆材料可见光BRDF的"热成像"图  104-105
  §7.3 可见光谱BRDF谱分布及"热成像"光谱处理技术简介  105-108
    7.3.1 光谱吸收特征参数  105-106
    7.3.2 光谱吸收指数  106-107
    7.3.3 光谱匹配技术  107-108
  §7.4 粗糙表面特征参数的遗传算法反演  108-116
    7.4.1 Kirchhoff法近似计算BRDF或LRCS  108-111
    7.4.2 材料样品复折射率的椭偏法测量  111-112
    7.4.3 样品表面粗糙度的实验测量  112-113
    7.4.4 粗糙度的遗传算法反演及误差  113-116
  §7.5 本章小结  116-118
结束语  118-120
致谢  120-122
参考文献  122-128
作者在读期间所取的成果  128-129

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光辐射、光度学、色度学 > 光辐射
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