[发明专利]基于极化毫米波辐射的目标表面法向量获取方法及系统

权利要求书

1.一种基于极化毫米波辐射的目标表面法向量获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在观测角度为第一观测方位角和第一观测天顶角θ₁的第一观测点以三种不同的天线极化旋转角度分别对置于无极化辐射环境中的待测目标进行成像，获得目标表面S的第一亮温图像F1、第二亮温图像F2和第三亮温图像F3；

S2：根据所述三种不同的天线极化旋转角度以及对应的亮温图像中目标表面S上所有点的第一亮温平均值T_B1、第二亮温平均值T_B2和第三亮温平均值T_B3获得目标表面S的第一表面相位角α₁；

S3：在观测角度为第二观测方位角和第二观测天顶角θ₂的第二观测点以三种不同的天线极化旋转角度分别对置于无极化辐射环境中的待测目标进行成像，获得目标表面的第四亮温图像F4、第五亮温图像F5和第六亮温图像F6；

S4：根据所述三种不同的天线极化旋转角度以及对应的亮温图像中目标表面S上所有点的第四亮温平均值T_B4、第五亮温平均值T_B5和第六亮温平均值T_B6获得目标表面S的第二表面相位角α₂；

S5：根据所述第一表面相位角α₁和第二表面相位角α₂以及两个观测点的第一观测方位角和第二观测方位角第一观测天顶角θ₁和第二观测天顶角θ₂获得目标表面S的法向量，目标表面S的法向量n由以下公式计算得到：

其中，j＝1，2分别代表第一观测点和第二观测点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第一亮温平均值T_B1、所述第二亮温平均值T_B2和所述第三亮温平均值T_B3均相等，则目标表面S的法向量为

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，根据余弦曲线方程T_Bm＝Qcos[2(β_m-α₁)]+I获得目标表面S的第一表面相位角α₁，0°α₁≤180°；其中，T_Bm为第m亮温平均值，m＝1，2，3；Q为毫米波辐射余弦曲线的振幅，Q≤0；β_m为所述三种不同的天线极化旋转角度；I为不随极化旋转角度变化的亮温直流分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第四亮温平均值T_B4、所述第五亮温平均值T_B5和所述第六亮温平均值T_B6均相等，则目标表面S的法向量为

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，根据余弦曲线方程T_Bn＝Qcos[2(β_n-α₂)]+I获得目标表面S的第二表面相位角α₂，0°α₂≤180°；其中，T_Bn为第n亮温平均值，n＝4，5，6；Q为毫米波辐射余弦曲线的振幅，Q≤0；β_n为所述三种不同的天线极化旋转角度；I为不随极化旋转角度变化的亮温直流分量。

6.一种基于权利要求1至5所述的方法的目标表面法向量获取系统，包括：

亮温成像模块，用于在不同观测点处以不同天线极化旋转角度获取待测目标的亮温图像；

表面相位角获取模块，用于利用所述亮温成像模块的亮温平均值获取目标表面的相位角；

法向量获取模块，用于利用所述表面相位角获取模块的相位角获得目标表面的法向量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，若处于同一观测点的所述亮温成像模块的亮温平均值相等，则直接通过所述表面相位角获取模块获得的相位角得到目标表面的法向量。