[发明专利]基于成像理论的大气偏振模式的建立及其畸变程度分析方法

权利要求书

1.一种基于成像理论的大气偏振模式建立方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：根据瑞利模型，构建大气偏振模式；

步骤1.1：以观测者位置为原点O，以向着天顶点的方向为Z轴，以正东方向为X轴，以正北方向为Y轴，建立球形空间坐标系OXYZ；

令天空球面上任意一点为其中，r是天空球面的半径，θ_T是点T的天顶角，是点T的方位角；令太阳在天空球面上的空间位置为其中，θ_s为太阳的天顶角，为太阳的方位角，令太阳的高度角h_s＝90°-θ_s；则利用式(1)得到天空球面中任意一点处的偏振角α_T：

步骤1.2：利用式(2)得到散射光的偏振度P：

P＝P_maxsin²γ_T/(1+cos²γ_T) (2)

式(2)中，P_max表示最大偏振度；γ_T为散射光在点T处的散射角度，并有：

步骤2：将天空球面近似为“物在无限远处”，从而利用式(4)得到物体在无限远时成像高度的理想像高度y₀：

y₀＝f tanω (4)

式(4)中，f代表鱼眼镜头焦距，ω代表镜头的半视场角；

步骤3：分析各个大气偏振模式下的光路传输特性；

步骤3.1：利用式(5)得到等距成像模式下成像高度y₀与镜头的半视场角ω的关系式：

y₀＝fω (5)

步骤3.2：利用式(6)得到等立体角成像模式下成像高度y₀与镜头的半视场角ω的关系式：

步骤3.3：利用式(7)得到体视成像模式下成像高度y₀与镜头的半视场角ω的关系式：

步骤4：各个成像模式下构建大气偏振模式：

步骤4.1：在等距成像模式下构建大气偏振模式：

在所述球形空间坐标系OXYZ中，令T′代表鱼眼镜头等距成像模式下，点T投影到二维平面OXY上的点，令点T的高度角h_T＝90°-θ_T，其中θ_T等于点T所在镜头的半视场角ω；

利用式(8)得到天空球面上任意一点在等距成像模式下的空间坐标T(x_T,y_T,z_T)：

步骤4.2：由式(1)和式(8)得到式(9)：

由式(3)和式(8)得到式(10)：

步骤4.3：利用式(11)得到天空球面上任意一点在等立体角成像模式的空间坐标T(x_T,y_T,z_T)：

步骤4.4：由式(1)和式(11)得到式(12)：

由式(3)和式(11)得到式(13)：

步骤4.5：利用式(14)得到天空球面上任意一点在体视成像模式下的空间坐标T(x_T,y_T,z_T)：

步骤4.6：由式(1)和式(14)得到式(15)：

由式(3)和式(14)得到式(16)：

2.根据权利要求1所述的基于成像理论的大气偏振模式建立方法的畸变程度分析方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤5.1：利用式(17)和式(18)得到等距成像模式下的径向放大率β_r和切向放大率β_t：

β_r＝f (17)

步骤5.2：利用式(19)和式(20)得到等立体角成像模式下的径向放大率β_r和切向放大率β_t：

步骤5.3：利用式(21)和式(22)得到体视成像模式下的径向放大率β_r和切向放大率β_t：