专利名称：考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法
技术领域：
本发明涉及一种考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，属于偏振仿真领域。
背景技术：
在传统偏振仿真技术中，入射光源大多都是以太阳光为主，并没有考虑到天空光的影响，然而野外实际环境中，天空光占据一定比例，特别针对阴影部分的目标，其反射的能量都是以天空光为主。天空光的入射方向来自四面八方，这造成反射光的长轴方向分布不一致，所以一直是研究的难点，至今为止还没有相应成熟的研究成果。美国罗切斯特理工学院曾测量天空光的偏振信息，从实验数据中表明天空光引起的偏振信息是不可忽略的。
发明内容
本发明目的是为了解决现有偏振高光谱数据仿真技术中存在的没有考虑到天空光所引起的偏振光对偏振成像的影响这一问题，提供了一种考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法。本发明所述考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，入射光源包括太阳光和天空光两部分，所述天空光包括太阳光经大气多次散射后所形成的非偏振天空光和太阳光经大气单次散射后所形成的偏振天空光，所述考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法包括以下步骤步骤一、利用传感器采集经目标反射的入射光源；步骤二、获取步骤一所述入射光源中的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振 ■射壳度丄二,-厕；步骤三、获取步骤一所述入射光源中天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮
}又 ref-sky ；步骤四、根据步骤二所述的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度丄和步骤二所述W天S光辐射被目标反射所形成W偏振辐射亮获取总偏振辐射亮度Z^z ；步骤五、根据步骤四所述的总偏振辐射亮度Zf^获取受天空光影响的偏振高光谱仿真数据。本发明的优点(1)当入射的多次散射天空光为各向同性时，得到单位辐射亮度的天空光照射到目标微元上，产生的偏振辐射亮度随传感器天顶角变化的曲线，并可知如果传感器的天顶角为60到70度时，天空光引起的偏振辐射亮度较为明显。(2)当入射的天空光是来自于瑞利散射时，使得其在s极化和ρ极化的能量分布不均。仿真结果出现了由于瑞利散射引起的偏振辐射亮度出现负值情况，这主要是地表反射瑞利散射光引起的偏振辐射亮度的长轴方向与假设的长轴方向不一致导致，这也解释了 POLDER数据中，偏振反射率存在负值的原因。
图1是本发明方法的流程图；图2是不同偏振光的分布图，图中标识含义①、②和③表示三个椭圆；图3是不同方向天空光入射后被目标反射分布图，图中标识含义a和b表示两个平面；图4是瑞利散射偏振天空光被目标反射分布图；图5是天空光与太阳光被目标反射后重新组合示意图，图中标识含义A是天空光被目标反射所引起的偏振光椭圆、B是太阳光被目标反射所引起的偏振光椭圆，C是天空光与太阳光被目标反射重新组合后所形成的偏振光椭圆。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，入射光源包括太阳光和天空光两部分，所述天空光包括太阳光经大气多次散射后所形成的非偏振天空光和太阳光经大气单次散射后所形成的偏振天空光，所述考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法包括以下步骤步骤一、利用传感器采集经目标反射的入射光源；步骤二、获取步骤一所述入射光源中的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振 ■射壳度《,_厕；步骤三、获取步骤一所述入射光源中天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮产Lpd
!又 ref -sky ；步骤四、根据步骤二所述的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度 L^f.^mpm^mm^^mm目射所扁振_畐射畠貞丄获取总、 扁振
辐射亮度《“.
O ，步骤五、根据步骤四所述的总偏振辐射亮度Zf^获取受天空光影响的偏振高光谱仿真数据。考虑了天空光辐射能量被目标反射时所产生偏振辐射亮度，其中包括多次散射非偏振天空光被目标反射的偏振辐射亮度和单次散射偏振天空光被目标反射的
偏振辐射亮度。所以这部分的偏振辐射量度可以简单的由公示⑴表示
权利要求
1.考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，入射光源包括太阳光和天空光两部分，所述天空光包括太阳光经大气多次散射后所形成的非偏振天空光和太阳光经大气单次散射后所形成的偏振天空光，其特征在于，所述考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法包括以下步骤步骤一、利用传感器采集经目标反射的入射光源；步骤二、获取步骤一所述入射光源中的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射 MfiFLpo1又 ref-sun ；步骤三、获取步骤一所述入射光源中天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮度TPol ref-sky ；步骤四、根据步骤二所述的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度 L^f.^mpm^mm^^mm目射所扁振_畐射畠貞丄获取总、 扁振辐射亮度 步骤五、根据步骤四所述的总偏振辐射亮度Zf^获取受天空光影响的偏振高光谱仿真数据。
2.根据权利要求1所述的考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，其特征在于，步骤二中太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度I^Lraw按如下公式获取
3.根据权利要求1所述的考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，其特征在于，步骤三中的天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮度按如下公式获取
4.根据权利要求1所述的考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，其特征在于，步骤四中的所述总偏振辐射亮度Zf^按如下公式获取Lp001 = Lpr0lsky[cos2 β-sm2 β] + L^_sim[cos\a-β)-sm\a-β)]，式中，α为太阳光与天空光被目标反射后形成偏振光的长轴方向夹角， β为天空光被目标反射形成的偏振光与太阳光与天空光被目标反射并重新组合后所形成新的偏振光长轴方向的夹角。
全文摘要
考虑天空光对地表反射影响的偏振遥感数据仿真方法，属于偏振仿真领域。本发明为了解决现有偏振高光谱数据仿真技术中存在的没有考虑到天空光所引起的偏振光对偏振成像的影响这一问题。本发明仿真方法包括以下步骤步骤一、利用传感器采集经目标反射的入射光源；步骤二、获取入射光源中的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度；步骤三、获取入射光源中天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮度；步骤四、根据步骤二所述的太阳光辐射直接被目标反射所形成的偏振辐射亮度和步骤三所述的天空光辐射被目标反射所形成的偏振辐射亮度获取总偏振辐射亮度；步骤五、根据步骤四所述的总偏振辐射亮度获取受天空光影响的偏振高光谱仿真数据。
文档编号G01J4/00GK102435318SQ20111027600
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者张晔, 张钧萍, 王庆岩, 陈加伟 申请人:哈尔滨工业大学