CN117030625B - 一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质，涉及海面遥感探测抗干扰领域；该方法包括：构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；根据各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；根据海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；根据偏振双向反射分布函数构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制；本发明能够简单实时的在任意入射角度下对太阳耀光进行抑制。
Description
技术领域
本发明涉及海面遥感探测抗干扰领域，特别是涉及一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质。
背景技术
太阳光入射到海面，在与入射方向关于法线对称的反射方向上会观测到强烈的反射辐射，即为太阳耀光。早在19世纪末潘德炉就曾发现，因海面反射干扰海洋探测中1/5～1/4区域无法进行有效探测。光电探测中太阳耀光的存在，致使图像强度达到饱和，严重干扰了成像质量，不利于光电探测设备后续的识别跟踪。
太阳光经海面起偏后反射光带有一定偏振特性，可结合偏振正交滤波技术对太阳耀光进行抑制。布儒斯特角入射下，反射光为垂直线偏振光，可同透振方向与其垂直的偏振片抑制。其他角度入射下，目前主要采用图像的后处理技术，处理耗时，不利于快速机动目标识别及跟踪。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质，能够简单实时的在任意入射角度下对太阳耀光进行抑制。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种太阳耀光抑制方法，所述方法包括：
构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射；
根据所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；
根据所述海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；
构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，是根据所述偏振双向反射分布函数构建的物理模型；
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制。
可选地，所述海面反射率的表达式为：
f(i,r)＝fs(i,r)+fd(i,r)；
其中，f(i,r)为海面反射率；fs(i,r)为漫反射项；fd(i,r)为镜面反射项；D为微面元法线概率分布函数；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；G为镜面反射下的几何衰减或遮挡因子；θi为入射方向i与平面法线n的夹角；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；a为镜面反射系数；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；G1为漫反射下的几何衰减或遮挡因子；D(θh)为夹角θh下的微面元法线概率；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；G(θi,θr)为在夹角θi和夹角θr下的几何衰减或遮挡因子。
可选地，所述偏振双向反射分布函数的表达式为：
其中，F(i,o)为偏振双向反射分布函数；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；μ为简化物理量；erfc为误差函数；为坡度起伏标准差；Ms为穆勒矩阵；ax为x方向坡度标准差；ay为y方向坡度标准差；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；MdL为旋转矩阵后的穆勒矩阵；φh为微面元法线h的夹角；Λ为指代公式的代号。
可选地，基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制，具体包括：
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用仿真分析的方法确定偏振特性曲线；所述偏振特性曲线表征不同入射角度下的太阳耀光的偏振角度变化情况；
采用偏振正交滤波方法根据所述偏振特性曲线，对太阳耀光的偏振透振角度进行检测标定，确定成像采集的标定参数；所述标定参数包括：偏振角度和透振角度；所述标定参数用于对太阳耀光进行抑制。
一种太阳耀光抑制系统，所述系统包括：
第一模型构建模块，用于构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射；
海面反射率确定模块，用于根据所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；
偏振双向反射分布函数确定模块，用于根据所述海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；
第二模型构建模块，用于构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，是根据所述偏振双向反射分布函数构建的物理模型；
抑制模块，用于基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制。
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的太阳耀光抑制方法。
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的太阳耀光抑制方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质，通过构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；根据各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；根据海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；根据偏振双向反射分布函数构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制；本发明能够简单实时的在任意入射角度下对太阳耀光进行抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的太阳耀光抑制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的海面微面元模型示意图；
图3为本发明实施例提供的双向反射分布模型示意图；
图4为本发明实施例提供的微面元反射图；
图5为本发明实施例提供的遮挡因子效果图；
图6为本发明实施例提供的表面反射图；
图7为本发明实施例提供的第一种自然光入射探测角与偏振度的特性曲线图；
图8为本发明实施例提供的第一种自然光入射探测角与偏振角的特性曲线图；
图9为本发明实施例提供的第二种自然光入射探测角与偏振度的特性曲线图；
图10为本发明实施例提供的第二种自然光入射探测角与偏振角的特性曲线图；
图11为本发明实施例提供的偏振转轮机构的主视图；
图12本发明实施例提供的偏振转轮机构的后视图；
图13为本发明实施例提供的实际应用中的实验装置结构示意图；
图14为本发明实施例提供的太阳耀光抑制系统的结构图。
符号说明：
第一模型构建模块-1、海面反射率确定模块-2、偏振双向反射分布函数确定模块-3、第二模型构建模块-4、抑制模块-5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种太阳耀光抑制方法、系统、设备及介质，能够简单实时的在任意入射角度下对太阳耀光进行抑制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳耀光抑制方法，该方法包括：
步骤100：构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射。
理想情况下，平静海面可近似为镜面，太阳光入射到平静海面的过程可用菲涅尔镜面反射进行描述，但是由于海风的存在，海面并不是完整的大平面，可将其认为由许多小镜面元组成，每组小面元近似符合镜面反射。其整体反射特性介于镜面反射和漫反射情形之间，且随方向变化，描述其反射特性，常借助双向反射分布(BRDF)模型；双向反射分布模型的示意图见图3。
图3中的θi为入射方向i与平面法线n的夹角；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；Z为海面法线方向，即天顶方向；为入射光方位角；/>为反射光方位角；ωi为入射光束锥角；ωr为反射光束锥角。
海风扰动时，海面小面元为各向异性分布，在此借助微面元(GGX)模型描述。海面微面元模型的示意图见图2。图2中的M代表太阳；N代表焦平面；O代表镜头；n1代表第一海面小面元的法向量；n2代表第二海面小面元的法向量；n3代表第三海面小面元的法向量。
GGX模型中，入射光向量、探测光向量、微面元法线均使用向量形式，以下将用粗体(例如v)表示向量。并且为了方便计算，这些向量通常被归一化，例如，v＝(vx，vy，vz)，其中v2 x+v2 y+v2 z＝1。
在极坐标系中，向量也可用角度参数表示，对任意方向的向量其极坐标形式如下：
其中，θ1为天顶角；为方位角。
向量运算规则如下：
n.h＝cosθh；
u＝(ux,uy,uz)，v＝(vx,vy,vz)；
u.v＝uxvx+uyvy+uzvz；
如图4所示，根据微面元反射图，n为大平面法向量，如果表面反射可以在给定光向量i和观测向量r之间发生，则在i和r向量之间一定存在某一微面元的法线h，此法线被称为“半向量”，定义如下：
其中，u和v为举例描述的向量运算，符号不带物理含义，可为任意值。θh为平面法线n和微面元法线h的夹角。
步骤200：根据各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率。
具体地，海面反射率的表达式为：
f(i,r)＝fs(i,r)+fd(i,r)；
其中，f(i,r)为海面反射率；fs(i,r)为漫反射项；fd(i,r)为镜面反射项；D为微面元法线概率分布函数；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；G为镜面反射下的几何衰减或遮挡因子；θi为入射方向i与平面法线n的夹角；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；a为镜面反射系数；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；G1为漫反射下的几何衰减或遮挡因子；D(θh)为夹角θh下的微面元法线概率；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；G(θi,θr)为在夹角θi和夹角θr下的几何衰减或遮挡因子。
K2假定近似等于a或被视为常数；在某种材料某个波段下R∞可视为常数，在本实施例中取值0.4。D负责镜面峰值的形状。
关于微面元法线概率分布密度，BrentBurley给出的归一化GTR分布和抽样方程为：
上式对η＞0均通用，当η＝0时，产生一个奇点，所以当η→1时。上式可改写为：
当η＝2时，各向同性分布函数可变换为各向异性形式，即GGX分布：
微面元法线方向可借助随机数组生成：
(φh和/>保持在同一象限内)。
与ξ2是在η取不同值时的变形，所代表的含义一致。η为数学参量，无特殊物理含义；/>是引入的引申介绍，并未有特殊的含义。
当微面元法线方向已知时，给定入射i向量，反射向量r可表示为：
r＝2(i.h)h-i；
其中，θh，为h的天顶角方位角；ξ1，ξ2均为(0，1)之间随机数；ax，ay分别对应x，y方向坡度标准差；ws为风速。
关于镜面反射率，菲涅尔反射率即为入射角为θd的镜面反射率，由菲涅尔方程计算反射S光，P光的反射率。
cosθd＝i.h；
其中，RS为S光菲涅尔反射率；RP为P光菲涅尔反射率。rS为S光菲涅尔反射系数；rP为P光菲涅尔反射系数。
当平行光束以θi入射到F点时，F点为高于平均平面高度ξ0的点，假设只有右侧可以遮挡，则F不被遮挡即从是y＝0和y＝τ(τ→无穷)之间的任何表面部分都不会与射线FS相交。如图5所示。其概率表示为：
其中，为坡度起伏方差；erfc为误差函数；G(θi)为某点不被遮挡概率；μ为简化物理量。Λ为指代公式的代号，在实际计算时，可将其对应的公式代入即可。
步骤300：根据海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数。
具体地，偏振双向反射分布函数的表达式为：
其中，F(i,o)为偏振双向反射分布函数；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；μ为简化物理量；erfc为误差函数；为坡度起伏标准差；Ms为穆勒矩阵；ax为x方向坡度标准差；ay为y方向坡度标准差；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；MdL为旋转矩阵后的穆勒矩阵；φh为微面元法线h的夹角；Λ为指代公式的代号。
通过穆勒(Muller)矩阵将偏振信息引入BRDF模型，偏振BRDF可表示为：
BRDF是在非偏振电磁辐射的背景下提出的，可以很容易的将其推广到偏振辐射情况下。因为微面元的模型是确定的，一旦入射及反射方位信息θi,θr,/>已知时，微面元的倾角θ'和反射角β也可获得。除了需要考虑反射系数R的矢量性质外，该模型推导类似于标量模型，下面借助琼斯矢量进行具体分析。
琼斯矢量包含电场矢量，为了跟踪反射过程中的电场，需要引入一个二维(x，y)坐标系，这些坐标系的轴是菲涅尔反射理论的S，P，其中S表示垂直参考面，P表示平行参考面，二者均与传播方向垂直。在此定义的四个平面：第一个平面由入射方向和大平面法线z定义，第二个平面由入射方向和微面元法线n定义，第二个平面与第一个平面夹角ηi(围绕入射方向)。第三个平面由探测方向和微面元法线n定义，第四个平面由探测方向和大平面法线定义，第四个平面与第三个平面夹角-ηr(围绕探射方向)。其中，ηi,ηr由θi,θr,/>唯一确定。
反射与入射电场通过rs，rp关联，其可以表示为：Er＝rEi，其中r为2×2对角矩阵。在此所需要的为2×2琼斯矩阵，以便将第四平面中描述的反射电场与第二平面中描述的入射电场联系起来，这可以表示为：
其中rS为S光菲涅尔反射系数；rP为P光菲涅尔反射系数，且rs、rp为θi,θr,/>的函数，通过上式矩阵运算，可得琼斯矩阵中T的表达式。
为了进一步推导，需要借助琼斯矩阵和穆勒矩阵之间的联系，根据Bohren和Huffman的推导，其可以表示为：
其中，*表示取共轭运算，cc表示前边紧邻表达式的复共轭，i是虚数单位。考虑到深海探测中海面起伏较小，忽略遮挡因子，R用Muller代替。
其中漫反射fs具有退偏作用，其Muller矩阵可表示为：
对于微面元镜面反射，其反射Muller可表示为：
c＝Re(rsrp *),d＝Im(rprs *)
Re为取实部操作，Im为取虚部操作。
表面反射图如图6所示，菲涅尔反射矩阵定义平面为RHIO，而大平面坐标系定义入射面为IOZ，反射面为ROZ，须考虑微面元与大平面之间的坐标系旋转变换，入射面IOZ旋转至RHIO旋转角为ii，RHIO旋转至反射面RHO旋转角为-ir(顺时针为正，逆时针为负)。
考虑旋转矩阵后，Muller矩阵变为：
MdL＝L1(-ir)MdL2(ii)；
其中L为旋转矩阵，当旋转角为i时旋转矩阵为L(i)：
利用球面三角形：
综上所述，偏振BRDF函数可表示为：
其中：
步骤400：构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，是根据偏振双向反射分布函数构建的物理模型。
步骤500：基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制。
其中，基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制，具体包括：
基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用仿真分析的方法确定偏振特性曲线；偏振特性曲线表征不同入射角度下的太阳耀光的偏振角度变化情况。
图7-图8为第一种自然光入射偏振特性曲线图，是在方位角60°，方位差180°，ws＝5m/s，不同天顶角入射时仿真图。
由图7和图8，可得，当入射方位角、探测方位角、风速等条件一定时，偏振角在布儒斯特角附近反射耀光的整体偏振特性最大，入射天顶角越大，反射耀光的偏振特性随探测天顶角变化越大。
当入射角固定，探测方位差改变时，偏振特性曲线变化如图9和图10，此时入射天顶角为30°，方位角60°，ws＝5m/s。
由以上仿真结果可得：
在主平面内观测时，反射耀光偏振角变化较小，此时可近似采用平行偏振片进行抑制。
入射天顶角越大，反射耀光的偏振角变化越大。
采用偏振正交滤波方法根据偏振特性曲线，对太阳耀光的偏振透振角度进行检测标定，确定成像采集的标定参数；标定参数包括：偏振角度和透振角度；标定参数用于对太阳耀光进行抑制。
转轮机构用于切换滤光片，机构包括直线部件和旋转部件两部分，当直线部件驱动电机上电时，通过钢丝绳和直线导轨将电机的旋转运动转化为转轮的直线(水平方向)运动。当旋转部件驱动电机上电时，通过齿轮转动机构带动偏振片转动。转轮机构的结构示意图见图11和图12。
将第一偏振装置置于光电开关处，此处偏振透振方向显示为0°，与实际透振角度可能存在偏差，需要重新检测标定。步骤如下：
(a)选用已知透振方向的第二偏振装置进行起偏。利用水平泡将转台调平，将第二偏振装置置于转台上。
(b)将第二偏振装置放置于第一偏振装置前，第一偏振装置放置于可见光成像器前，成像器镜头尺寸不超过第一偏振装置偏振片尺寸，第一偏振装置偏振片尺寸不超过第二偏振装置偏振片尺寸。图13为实际应用中的实验装置结构示意图。根据偏振光检偏原理，两个偏振片透振方向垂直时，理论通光量为0，靶标消失。
(c)将第二偏振装置偏振片透振方向置于光电开关0位处。第一偏振装置、第二偏振装置及成像器正对3m平行光管，挑选合适靶标，使图像中靶标消隐便于观察。
可将光成像器观看靶标空间分辨率设为
其中，f为镜头焦距，a1为探测器像元大小，选用靶标空间分辨率低于
(d)调节第二偏振装置中偏振片角度，步长设定5°，变动360°，查看不同偏振角度下成像器采集图像靶标明暗变化，记录靶标最暗时偏振片角度A2。
(e)在角度A2附近进行微调，步长设定为1°，查找图像靶标最暗时偏振片对应角度A3，此时偏振片透振角度为A4＝|A3-90°|，若A4大于180°，取(360°-A3)为偏振片透振角度。
(f)将(d)(e)步骤重复三次，取平均值A5。
(g)修正光电开关处第一偏振装置透振方向为A5。
实施例2
如图14所示，本发明实施例提供了一种太阳耀光抑制系统，该系统包括：第一模型构建模块1、海面反射率确定模块2、偏振双向反射分布函数确定模块3、第二模型构建模块4和抑制模块5。
第一模型构建模块1，用于构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射。
海面反射率确定模块2，用于根据各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率。
偏振双向反射分布函数确定模块3，用于根据海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数。
第二模型构建模块4，用于构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，是根据偏振双向反射分布函数构建的物理模型。
抑制模块5，用于基于各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制。
实施例3
本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1中的太阳耀光抑制方法。
在一种实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的太阳耀光抑制方法。
本发明的目的在于提供一种各向异性海面太阳耀光的实时抑制方法，适用于任意入射角度下太阳耀光的抑制，是一种简单、实时且符合工程应用的方法，对海面探测装备工程化具有促进作用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种太阳耀光抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射；
根据所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；
根据所述海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；
构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型是根据所述偏振双向反射分布函数构建的物理模型；
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制；
所述海面反射率的表达式为：
f(i,r)＝fs(i,r)+fd(i,r)；
其中，f(i,r)为海面反射率；fs(i,r)为漫反射项；fd(i,r)为镜面反射项；D为微面元法线概率分布函数；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；G为镜面反射下的几何衰减或遮挡因子；θi为入射方向i与平面法线n的夹角；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；a为镜面反射系数；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；G1为漫反射下的几何衰减或遮挡因子；D(θh)为夹角θh下的微面元法线概率；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；G(θi,θr)为在夹角θi和夹角θr下的几何衰减或遮挡因子；
所述偏振双向反射分布函数的表达式为：
其中，F(i,o)为偏振双向反射分布函数；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；μ为简化物理量；erfc为误差函数；为坡度起伏标准差；Ms为穆勒矩阵；ax为x方向坡度标准差；ay为y方向坡度标准差；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；MdL为旋转矩阵后的穆勒矩阵；φh为微面元法线h的夹角；Λ为指代公式的代号；
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制，具体包括：
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用仿真分析的方法确定偏振特性曲线；所述偏振特性曲线表征不同入射角度下的太阳耀光的偏振角度变化情况；
采用偏振正交滤波方法根据所述偏振特性曲线，对太阳耀光的偏振透振角度进行检测标定，确定成像采集的标定参数；所述标定参数包括：偏振角度和透振角度；所述标定参数用于对太阳耀光进行抑制。
2.一种太阳耀光抑制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一模型构建模块，用于构建各向异性粗糙海面双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型是基于微面元理论以及各向异性分布特征构建的物理模型；所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型的反射包括：漫反射和镜面反射；
海面反射率确定模块，用于根据所述各向异性粗糙海面双向反射分布模型确定海面反射率；
偏振双向反射分布函数确定模块，用于根据所述海面反射率，基于穆勒矩阵通过矩阵旋转的方法确定偏振双向反射分布函数；
第二模型构建模块，用于构建各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型；所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，是根据所述偏振双向反射分布函数构建的物理模型；
抑制模块，用于基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制；
所述海面反射率的表达式为：
f(i,r)＝fs(i,r)+fd(i,r)；
其中，f(i,r)为海面反射率；fs(i,r)为漫反射项；fd(i,r)为镜面反射项；D为微面元法线概率分布函数；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；G为镜面反射下的几何衰减或遮挡因子；θi为入射方向i与平面法线n的夹角；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；a为镜面反射系数；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；G1为漫反射下的几何衰减或遮挡因子；D(θh)为夹角θh下的微面元法线概率；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；G(θi,θr)为在夹角θi和夹角θr下的几何衰减或遮挡因子；
所述偏振双向反射分布函数的表达式为：
其中，F(i,o)为偏振双向反射分布函数；F(θd)为夹角θd下的菲涅耳反射系数；F为菲涅耳反射系数；θd为入射方向i和微面元法线h的夹角；K2为常数；R∞为与物体厚度有关的函数；θr为反射方向r和平面法线n的夹角；μ为简化物理量；erfc为误差函数；为坡度起伏标准差；Ms为穆勒矩阵；ax为x方向坡度标准差；ay为y方向坡度标准差；θh为平面法线n和微面元法线h的夹角；MdL为旋转矩阵后的穆勒矩阵；φh为微面元法线h的夹角；Λ为指代公式的代号；
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用偏振正交滤波方法对太阳耀光进行抑制，具体包括：
基于所述各向异性粗糙海面偏振双向反射分布模型，采用仿真分析的方法确定偏振特性曲线；所述偏振特性曲线表征不同入射角度下的太阳耀光的偏振角度变化情况；
采用偏振正交滤波方法根据所述偏振特性曲线，对太阳耀光的偏振透振角度进行检测标定，确定成像采集的标定参数；所述标定参数包括：偏振角度和透振角度；所述标定参数用于对太阳耀光进行抑制。
3.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1中任意一项所述的太阳耀光抑制方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1中任意一项所述的太阳耀光抑制方法。
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- 2023-08-08 CN CN202310989942.6A patent/CN117030625B/zh active Active
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