[发明专利]一种海面目标pBRDF测量的模拟装置及其使用方法

说明书

本发明一种海面目标pBRDF测量的模拟装置及其使用方法，属于偏振光散射特性测量分析和光电成像技术领域，包括地面旋转测量架、海面场景模拟装置、偏振光发射系统、接收系统以及信息处理系统，其中偏振光发射系统、接收系统放置在地面旋转测量架上；接收系统与信息处理系统电学连接。本发明可在室内利用水汽和NaCl颗粒对海洋表面生成的雾气进行模拟，可根据实验装置测量结果建立不同盐粒浓度下不同水雾湿度的海面目标pBRDF数据库，还可以模拟空中云雾，为相应研究提供一定的指导意义。

技术领域

本发明属于偏振光散射特性测量分析和光电成像技术领域，尤其涉及一种海雾环境下目标pBRDF特性测量的室内模拟装置及其使用方法。

背景技术

海洋约占地球总面积的71％，随着世界各国对海洋的开发和探索，各种新技术不断提出，如雷达探测、红外成像等。在海洋探测与海面目标识别方面，采用光学测量法直观简便。

BRDF是描述材料表面光学反射特性的一个基本物理量，在地物遥感、目标识别与物质分类、计算机图像处理等研究领域发挥重大作用。在海洋开发方面，计算不同参数下海面目标偏振BRDF数值，实时监测海洋信息变化，对海上船只搜救、海面物体区分、海洋环境保护等均有重要意义。

目标反射率的空间分布与辐射光源的特性、目标的反射性质相关。海洋背景环境复杂，基于微观角度分析，海雾作为其中一种自然灾害天气，致使光不断地在水雾粒子表面微元发生反射折射，严重影响了光的正常传输，造成成像对比度下降。以前对于二向反射分布函数的测量主要在正常天气下于室内外进行，现提出针对海雾环境下的目标pBRDF测量技术。此技术暂存三个缺点：大雾天气随机出现，无法随时开展实验；且在海边实验需耗费大量资金和人力；海雾浓度不能控制，实验记录数据欠缺完整性，不能快速建立所有参数条件的数据库。因此现有技术方案里亟需一种新型的室内模拟测量装置以解决这些问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种海面目标pBRDF测量的模拟装置及其使用方法，在室内利用水汽和NaCl颗粒对海洋表面生成的雾气进行模拟，以代替必须在海洋实地进行测量的实验，用于开展在海雾介质影响下，不同天顶角和方位角下目标表面反射偏振光传输特性的测量，证实海雾粒子对光散射过程造成的干扰，为真实海洋环境下目标偏振BRDF模型的选择和数值仿真提供理论基础和真实数据支撑。

为实现上述目的，本发明的一种海面目标pBRDF测量的模拟装置及其使用方法的具体技术方案如下：

一种海面目标pBRDF测量的模拟装置，包括地面旋转测量架、海面场景模拟装置、偏振光发射系统、接收系统以及信息处理系统，其中偏振光发射系统和接收系统均安装在地面旋转测量架上；

偏振光发射系统和接收系统围绕海绵场景模拟装置设置，且在地面旋转测量架上围绕待测样品在一定的范围内做圆周运动；

偏振光发射系统的运动范围小于接收系统的运动范围；

所述接收系统与信息处理系统电学连接。

进一步，所述地面旋转测量架由360°方位角圆形轨道、180°天顶弧半圆滑轨Ⅰ、180°天顶弧半圆滑轨Ⅱ组成，180°天顶弧半圆滑轨Ⅰ和180°天顶弧半圆滑轨Ⅱ均与360°方位角圆形轨道滑动连接，180°天顶弧半圆滑轨Ⅱ的直径大于180°天顶弧半圆滑轨Ⅰ的直径；

偏振光发射系统固定在180°天顶弧半圆滑轨Ⅰ上，接收系统固定在180°天顶弧半圆滑轨Ⅱ上。

进一步，所述海面场景模拟装置包括水箱、搅拌器、充雾导管、支架、透明半圆玻璃球、样品台、湿度检测探头与湿度显示仪；所述水箱上设有倾倒NaCl颗粒和纯净水的开口，底部设有搅拌器；所述透明半圆玻璃球一端设有充雾导管洞口，玻璃球与水箱通过充雾导管连接；所述玻璃球底部设置支架，支架上设置样品台；

所述玻璃球另一端设置水雾浓度探测器探头，探头与玻璃球外侧水雾浓度显示仪电学连接。