[发明专利]室内全自动BRDF测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光辐射测量装置领域，具体为一种室内全自动BRDF测量装置。

背景技术

自然界物体的反射大部分表现为非朗伯性，即目标的反射特性和波长及入射、反射的几何方向相关。测量物体的双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function）可以准确的描述物体的这种方向反射异性，BRDF反映了物体的本质属性。

BRDF的测量原理如图1所示。光源照射物体，传感器在空间各个方向观测物体，处理各观测方向的反射值，可以表征出物体的方向反射特性，并可以建立数学模型描述物体的BRDF特性。准确测量BRDF要求：光源的发散角和传感器的视场角尽可能的小；光源、传感器的定位精度高；入射方向、观测方向足够多；测量过程中受环境影响的杂散光低。

在遥感领域，随着多角度及定量化遥感的发展，反演、表征目标的BRDF越来越重要。在室外环境下，由于受到太阳运动、天气变化、天空漫射光的影响，BRDF观测精度受到很大影响。室内测量可以避免室外环境的影响，能够有效地校验遥感结果，促进遥感精度的提高。

在计算机图形学领域，虚拟物体的真实感很大程度上取决于对物体反射特性模拟准确性。室内测量BRDF具有环境控制容易、操作方便、精度高的优势，依据其测量结果描述物体的BRDF能够显著提高计算机处理图形的真实感。

传统的室内BRDF测量机构由于操作机构简陋，存在着定位精度低、测量点少、测量周期长、光源准直性和均匀性差等缺陷，测量精度难以保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种室内全自动BRDF测量装置，以解决现有技术室内BRDF测量机构测量精度难以保证的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

室内全自动BRDF测量装置，包括有水平设置的支撑平板，其特征在于：所述支撑平台上转动安装有具有中心通孔的水平转台，有台面水平的样品台安装在水平转台的中心通孔中，所述样品台、水平转台的中心竖直轴线重合，水平转台上安装有竖直的镜头支架，所述镜头支架上安装有沿水平方向伸向样品台上方的镜头转臂，镜头转臂位于样品台上方的臂端安装有光谱仪镜头，光谱仪镜头的光轴始终指向所述样品台中心，所述支撑平台上还安装有架在水平转台上的半圆环形的光源导轨，所述光源导轨的圆心位于样品台面上，光源导轨上设置有在光源导轨上移动的人工光源，所述人工光源光轴始终指向样品台中心。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述人工光源包括灯座、与灯座连接的准直镜筒，灯座中设置有积分球，所述积分球两侧中心位置安装有彼此相互对称的卤钨灯，灯座和准直镜筒结合处开有通光孔，准直镜筒中设置有孔径可调光阑，准直镜筒出光口处设置有准直镜，所述孔径可调光阑位置与准直镜的焦平面重合，所述卤钨灯的出射光经过积分球反射后从通光孔入射至准直镜筒，经过准直镜筒中的孔径可调光阑、准直镜后从准直镜筒出光口出射。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述积分球内壁附着有聚四氟乙烯层。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述准直镜为双胶合准直镜。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述水平转台的转动由电机驱动的涡轮蜗杆实现，水平转台与涡轮中心重合并固定为一体，电机驱动蜗杆带动涡轮转动，进而带动水平转台转动。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述镜头支架上安装有可移动的镜头转臂，光谱仪镜头固定在镜头转臂上，镜头转臂的移动由螺杆螺纹副实现，镜头支架整体的转动由电机驱动的涡轮蜗杆转动实现，镜头支架的转轴与涡轮中心轴重合，镜头支架与涡轮固定为一体，涡轮的轮面与样品台台面垂直，且涡轮的中心轴线与样品台中心竖直轴线相交，蜗杆的支撑部件固定在转台上，蜗杆与涡轮啮合，所述电机通过蜗杆带动涡轮转动，涡轮带动镜头转臂、光谱仪镜头整体以涡轮的中心轴线为中心转动，光谱仪镜头始终指向样品台中心。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述镜头转臂在镜头支架上升降移动。

所述的室内全自动BRDF测量装置，其特征在于：所述光源导轨的导轨面成型为涡轮轮齿，人工光源固定在移动平台上，移动平台通过限位轮限制自身的运动沿导轨移动，移动平台中安装有可转动的蜗杆，蜗杆与涡轮啮合，所述电机驱动蜗杆转动，通过蜗杆带动移动平台、人工光源在光源导轨上滑动。