專利名稱：考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，屬于偏振仿真領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)偏振仿真技術(shù)中，入射光源大多都是以太陽光為主，并沒有考慮到天空光的影響，然而野外實(shí)際環(huán)境中，天空光占據(jù)一定比例，特別針對(duì)陰影部分的目標(biāo)，其反射的能量都是以天空光為主。天空光的入射方向來自四面八方，這造成反射光的長軸方向分布不一致，所以一直是研究的難點(diǎn)，至今為止還沒有相應(yīng)成熟的研究成果。美國羅切斯特理工學(xué)院曾測量天空光的偏振信息，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中表明天空光引起的偏振信息是不可忽略的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有偏振高光譜數(shù)據(jù)仿真技術(shù)中存在的沒有考慮到天空光所引起的偏振光對(duì)偏振成像的影響這一問題，提供了一種考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法。本發(fā)明所述考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，入射光源包括太陽光和天空光兩部分，所述天空光包括太陽光經(jīng)大氣多次散射后所形成的非偏振天空光和太陽光經(jīng)大氣單次散射后所形成的偏振天空光，所述考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法包括以下步驟步驟一、利用傳感器采集經(jīng)目標(biāo)反射的入射光源；步驟二、獲取步驟一所述入射光源中的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振 ■射殼度丄二,-廁；步驟三、獲取步驟一所述入射光源中天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮
}又 ref-sky ；步驟四、根據(jù)步驟二所述的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度丄和步驟二所述W天S光輻射被目標(biāo)反射所形成W偏振輻射亮獲取總偏振輻射亮度Z^z ；步驟五、根據(jù)步驟四所述的總偏振輻射亮度Zf^獲取受天空光影響的偏振高光譜仿真數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)當(dāng)入射的多次散射天空光為各向同性時(shí)，得到單位輻射亮度的天空光照射到目標(biāo)微元上，產(chǎn)生的偏振輻射亮度隨傳感器天頂角變化的曲線，并可知如果傳感器的天頂角為60到70度時(shí)，天空光引起的偏振輻射亮度較為明顯。(2)當(dāng)入射的天空光是來自于瑞利散射時(shí)，使得其在s極化和ρ極化的能量分布不均。仿真結(jié)果出現(xiàn)了由于瑞利散射引起的偏振輻射亮度出現(xiàn)負(fù)值情況，這主要是地表反射瑞利散射光引起的偏振輻射亮度的長軸方向與假設(shè)的長軸方向不一致導(dǎo)致，這也解釋了 POLDER數(shù)據(jù)中，偏振反射率存在負(fù)值的原因。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是不同偏振光的分布圖，圖中標(biāo)識(shí)含義①、②和③表示三個(gè)橢圓；圖3是不同方向天空光入射后被目標(biāo)反射分布圖，圖中標(biāo)識(shí)含義a和b表示兩個(gè)平面；圖4是瑞利散射偏振天空光被目標(biāo)反射分布圖；圖5是天空光與太陽光被目標(biāo)反射后重新組合示意圖，圖中標(biāo)識(shí)含義A是天空光被目標(biāo)反射所引起的偏振光橢圓、B是太陽光被目標(biāo)反射所引起的偏振光橢圓，C是天空光與太陽光被目標(biāo)反射重新組合后所形成的偏振光橢圓。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，入射光源包括太陽光和天空光兩部分，所述天空光包括太陽光經(jīng)大氣多次散射后所形成的非偏振天空光和太陽光經(jīng)大氣單次散射后所形成的偏振天空光，所述考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法包括以下步驟步驟一、利用傳感器采集經(jīng)目標(biāo)反射的入射光源；步驟二、獲取步驟一所述入射光源中的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振 ■射殼度《,_廁；步驟三、獲取步驟一所述入射光源中天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮產(chǎn)Lpd
!又 ref -sky ；步驟四、根據(jù)步驟二所述的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度 L^f.^mpm^mm^^mm目射所扁振_畐射畠貞丄獲取總、 扁振
輻射亮度《“.
O ，步驟五、根據(jù)步驟四所述的總偏振輻射亮度Zf^獲取受天空光影響的偏振高光譜仿真數(shù)據(jù)?？紤]了天空光輻射能量被目標(biāo)反射時(shí)所產(chǎn)生偏振輻射亮度，其中包括多次散射非偏振天空光被目標(biāo)反射的偏振輻射亮度和單次散射偏振天空光被目標(biāo)反射的
偏振輻射亮度。所以這部分的偏振輻射量度可以簡單的由公示⑴表示
權(quán)利要求
1.考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，入射光源包括太陽光和天空光兩部分，所述天空光包括太陽光經(jīng)大氣多次散射后所形成的非偏振天空光和太陽光經(jīng)大氣單次散射后所形成的偏振天空光，其特征在于，所述考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法包括以下步驟步驟一、利用傳感器采集經(jīng)目標(biāo)反射的入射光源；步驟二、獲取步驟一所述入射光源中的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射 MfiFLpo1又 ref-sun ；步驟三、獲取步驟一所述入射光源中天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度TPol ref-sky ；步驟四、根據(jù)步驟二所述的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度 L^f.^mpm^mm^^mm目射所扁振_畐射畠貞丄獲取總、 扁振輻射亮度 步驟五、根據(jù)步驟四所述的總偏振輻射亮度Zf^獲取受天空光影響的偏振高光譜仿真數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，其特征在于，步驟二中太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度I^Lraw按如下公式獲取
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，其特征在于，步驟三中的天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度按如下公式獲取
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，其特征在于，步驟四中的所述總偏振輻射亮度Zf^按如下公式獲取Lp001 = Lpr0lsky[cos2 β-sm2 β] + L^_sim[cos\a-β)-sm\a-β)]，式中，α為太陽光與天空光被目標(biāo)反射后形成偏振光的長軸方向夾角， β為天空光被目標(biāo)反射形成的偏振光與太陽光與天空光被目標(biāo)反射并重新組合后所形成新的偏振光長軸方向的夾角。
全文摘要
考慮天空光對(duì)地表反射影響的偏振遙感數(shù)據(jù)仿真方法，屬于偏振仿真領(lǐng)域。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有偏振高光譜數(shù)據(jù)仿真技術(shù)中存在的沒有考慮到天空光所引起的偏振光對(duì)偏振成像的影響這一問題。本發(fā)明仿真方法包括以下步驟步驟一、利用傳感器采集經(jīng)目標(biāo)反射的入射光源；步驟二、獲取入射光源中的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度；步驟三、獲取入射光源中天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度；步驟四、根據(jù)步驟二所述的太陽光輻射直接被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度和步驟三所述的天空光輻射被目標(biāo)反射所形成的偏振輻射亮度獲取總偏振輻射亮度；步驟五、根據(jù)步驟四所述的總偏振輻射亮度獲取受天空光影響的偏振高光譜仿真數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01J4/00GK102435318SQ20111027600
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者張曄, 張鈞萍, 王慶巖, 陳加偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)