目标材质表面偏振反射特性信息能够体现材料的理化特性，提高复杂环境下目标与背景的对比度，因而偏振探测具有增强识别、穿透烟雾和获取材质信息的优点，近几年成为目标探测识别领域研究的热点.而要想从该类探测传感器获取的信息中有效反演出目标特征，必须首先具有高精度的偏振反射特性模型.本书针对现有偏振反射模型误差大导致探测识别效果欠佳的问题，分析光与物质相互作用过程，基于随机表面微面元理论修正了几何衰减因子；从典型材质偏振反射过程入手，提出了三分量偏振反射散射模型，并利用涂层和金属实测数据进行了模型验证；最后以典型空间目标材料为例探讨了基于偏振特性的材料分类识别方法，展现了偏振特性在目标识别方面的显著能力.

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目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 偏振探测 2
1.2.1 偏振光学基本概念 2
1.2.2 偏振探测技术的应用 5
1.2.3 偏振探测技术的优势 6
1.2.4 偏振探测仪器的发展 8
1.3 偏振反射特性建模研究现状 10
1.3.1 BRDF 模型的发展 11
1.3.2 pBRDF 模型的发展 14
1.3.3 典型目标偏振特性及规律的发展现状 18
1.3.4 偏振谱特性研究发展现状 27
1.4 偏振探测与偏振特性应用: 以空间目标为例 40
1.4.1 空间目标偏振探测 40
1.4.2 空间目标偏振特性 43
1.5 小结 47
第2章 现有典型偏振反射特性模型 49
2.1 BRDF 模型 49
2.1.1 BRDF 数学表述 49
2.1.2 Torrance-Sparrow 模型 50
2.1.3 Beard-Maxwell 模型 52
2.1.4 Beckmann-Kirchhoff 模型 53
2.2 pBRDF 模型 56
2.2.1 pBRDF 数学表述 56
2.2.2 Priest-Germer 模型 57
2.2.3 Hyde 模型 59
2.2.4 pBRDF 模型仿真分析 60
2.3 小结 62
第3章 基于随机表面微面元理论的几何衰减因子修正 64
3.1 现有典型几何衰减因子及其存在问题分析 64
3.2 强度几何衰减因子的理论推导及仿真分析 66
3.2.1 理论推导 66
3.2.2 仿真分析 70
3.3 偏振几何衰减因子的理论推导及仿真分析 71
3.3.1 理论推导 71
3.3.2 仿真分析 76
3.4 小结 79
第4章 三分量偏振反射特性模型 80
4.1 从菲涅耳公式入手 80
4.2 基于三分量假设的pBRDF 模型建立 83
4.2.1 现有pBRDF 模型存在问题分析 83
4.2.2 三分量反射假设思想 85
4.2.3 涂层材料三分量pBRDF 模型 87
4.2.4 金属材料三分量pBRDF 模型 93
4.3 pBRDF 模型仿真分析 99
4.3.1 涂层材料pBRDF 模型仿真分析 99
4.3.2 金属材料pBRDF 模型仿真分析 105
4.4 基于三分量假设的DOP 模型建立 109
4.4.1 DOP 模型 109
4.4.2 DOP 通用表达式推导 112
4.4.3 自然光照射下的DOP 表达式推导 114
4.4.4 线偏振光照射下的DOP 表达式推导 116
4.5 DOP 模型仿真分析 117
4.5.1 涂层材料DOP 仿真分析 117
4.5.2 金属材料DOP 仿真分析 120
4.6 小结 122
第5章 典型材料偏振特性测量与模型参数确定 124
5.1 典型材料表面形貌特征测量 124
5.1.1 金属材料表面形貌特征测量 124
5.1.2 涂层材料表面形貌特征测量 126
5.2 偏振反射特性实验测量 127
5.2.1 偏振反射特性实验测量方法 127
5.2.2 偏振反射特性实验测量系统 128
5.2.3 偏振反射特性实验测量过程 131
5.2.4 实验误差及误差控制 132
5.3 三分量pBRDF 模型参数确定与分析 133
5.3.1 模型参数确定 133
5.3.2 模型适用性验证 137
5.3.3 模型误差分析 143
5.4 小结 148
第6章 典型目标材料偏振反射特性模型验证 150
6.1 pBRDF 测量结果与模型验证 150
6.1.1 金属材料pBRDF 测量结果与模型验证 150
6.1.2 涂层材料pBRDF 测量结果与模型验证 162
6.2 DOP 测量结果与模型验证 168
6.2.1 金属材料DOP 测量结果与模型验证 168
6.2.2 涂层材料DOP 测量结果与模型验证 180
6.3 典型目标材料偏振反射特性规律总结 183
6.4 小结 184
第7章 空间目标材料偏振特性分类识别方法研究 185
7.1 基于偏振指标概率密度分布的材料分类识别方法 185
7.1.1 基于Stokes 矢量的分类识别方法 185
7.1.2 基于DOLP 的材料分类识别方法 187
7.2 基于pBRDF 矩阵的复折射率反演估算方法 189
7.2.1 现有方法存在的问题 189
7.2.2 理论推导 189
7.2.3 估算验证 191
7.2.4 材料分类识别效果 194
7.3 空间目标材料偏振特征提取方法研究 196
7.3.1 目标偏振特征提取方法 196
7.3.2 偏振成像特征提取实验与分析 197
7.4 小结 202
参考文献 203
后记 225