[发明专利]野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法

说明书

本发明涉及一种野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法，包括在野外环境的不同观测几何条件下采用成像探测系统测量待测典型目标和标准板的自然光照射反射辐射强度；同时基于大气辐射传输模型计算野外环境的待测典型目标和标准板的天空漫射光反射辐射强度；再根据自然光照射反射辐射强度和天空漫射光反射辐射强度对应获得待测典型目标和标准板的太阳直射光反射辐射强度；再根据比较测量法计算获得待测典型目标的双向反射比，根据所述双向反射比与双向反射分布函数模型之间的关系，获得待测典型目标的BRDF值。本发明能够有效降低天空漫射光对典型目标BRDF值测量所产生的影响，从而提高不同气候条件下典型目标的BRDF测量精度。

技术领域

本发明涉及双向反射分布函数测量技术领域，尤其涉及一种野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法。

背景技术

光波与物质相互作用过程中产生的反射辐射现象，揭示了物质自身的固有属性。这种属性通常采用双向反射分布函数(BidirectionalReflectance DistributionFunction,BRDF)来表征，其定义为物体表面出射辐照度与入射辐照度之间的比值，表示不同入射条件下物体表面在任意观测角度的反射特性。双向反射分布函数是描述目标表面光空间反射特性的重要物理量，在地物遥感、目标散射特性、环境监测等领域有着广泛的应用。

从理论上来说，使用BRDF指标对某种目标进行描述时，需要测量目标在任意入射和观测几何条件下的反射信息，这需要通过大量的实测工作来获取大量的实测数据，显然无法满足实际工程要求。因此，需要能够基于有限的实测数据，结合相应的BRDF模型预测目标在任意条件下的BRDF值。目前，主流的BRDF模型基于微面元理论的半经验BRDF模型产生，所述半经验BRDF模型与目标材质的折射率、消光系数、表面粗糙度等参数有关。

在野外环境下对典型目标的方向反射特性进行测量时，来自2π空间内不同方向的大气散射光会使测量结果产生一定的误差。传统方法中扣除大气散射光影响的方法称为双遮挡法，该方法分别测量目标与标准板在未遮挡时和使用遮光板挡住太阳直射光时的反射辐射亮度，将两种光照条件下的测量结果对应相减，能够得到目标和标准板在太阳光直接照射时的反射辐射亮度；再据此结合比较测量法，可以得到典型目标的BRDF值。所述传统方法的优点在于晴朗天气条件下的测量精度较高，操作较为简便，但是需要两倍的测量工作量，测量周期较长；并且在多云、气溶胶浓度较高等散射较强的天气条件下，测量得到的典型目标BRDF值误差较大。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的双向反射分布函数测量方法，能够减小测量工作量，并提高散射较强天气条件下的典型目标BRDF测量精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中典型目标BRDF的测量工作量大，并且在散射较强天气条件下的测量误差较大的缺陷，提供一种野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法，包括：

在野外环境的不同观测几何条件下采用成像探测系统测量待测典型目标自然光照射反射辐射强度和标准板自然光照射反射辐射强度；

同时基于大气辐射传输模型计算野外环境的待测典型目标天空漫射光反射辐射强度和标准板天空漫射光反射辐射强度；

由所述待测典型目标自然光照射反射辐射强度和待测典型目标天空漫射光反射辐射强度计算获得待测典型目标太阳直射光反射辐射强度；由所述标准板自然光照射反射辐射强度和标准板天空漫射光反射辐射强度计算获得标准板太阳直射光反射辐射强度；

再根据比较测量法计算获得待测典型目标的双向反射比，根据所述双向反射比与双向反射分布函数模型之间的关系，获得待测典型目标的BRDF值。

在根据本发明所述的野外环境下典型目标的双向反射分布函数测量方法中，所述待测典型目标自然光照射反射辐射强度L_tar为：