本文關鍵詞：非均勻半透明介質(zhì)瞬態(tài)矢量輻射傳遞研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學》 2015年

非均勻半透明介質(zhì)瞬態(tài)矢量輻射傳遞研究

賁勛  

【摘要】：光波是橫波,偏振是光波的本質(zhì)屬性。偏振光在遙感探測、生物組織成像、軍事目標偽裝識別等領域有著廣泛的應用。偏振光在散射性介質(zhì)中的傳播可用矢量(偏振)輻射傳遞方程來描述。與標量輻射傳遞方程相比,矢量輻射傳遞方程更為復雜,求解也更為困難。目前矢量輻射傳遞的研究主要集中在一維均勻介質(zhì)中的穩(wěn)態(tài)矢量輻射傳遞,對非均勻介質(zhì)中瞬態(tài)矢量輻射傳遞的研究還較少。本文對矢量輻射在非均勻介質(zhì)中的傳遞展開了系統(tǒng)的研究。采用蒙特卡洛法,建立了三維空間內(nèi)穩(wěn)態(tài)矢量輻射傳遞模型。該模型能夠準確描述光線在介質(zhì)中傳遞時遇到的散射、吸收、反射、折射等物理過程,以及在這些過程中光線攜帶的Stokes矢量的變化情況。利用該模型,研究了任意多層非均勻折射率系統(tǒng)中的矢量輻射傳遞規(guī)律;分析了不同類型界面(Fresnel界面,Lambert界面)對輻射強度和偏振特性的影響。采用多層逼近模型研究了一維梯度折射率介質(zhì)中矢量輻射傳遞問題。在該模型中,將梯度折射率介質(zhì)均勻劃分成若干折射率為固定值的子層,用多層逼近的方法模擬偏振光在梯度折射率介質(zhì)中的傳遞。該模型通過了網(wǎng)格無關性檢驗,能夠較好地解決一維梯度折射率介質(zhì)中矢量輻射傳遞問題。開展了非均勻溫度場條件下熱發(fā)射介質(zhì)的表觀矢量輻射特性研究。研究了熱發(fā)射介質(zhì)的溫度場分布、壁面黑度、介質(zhì)折射率以及光學厚度對表觀矢量輻射特性的影響。建立了三維空間內(nèi)瞬態(tài)矢量輻射傳遞蒙特卡洛模型。對激光脈沖在三維多層半透明介質(zhì)中傳遞的瞬態(tài)和偏振特性展開研究。通過與實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證了該模型的正確性。采用直接配點無網(wǎng)格法求解矢量輻射傳遞方程。系統(tǒng)論述了直接配點無網(wǎng)格法求解矢量輻射傳遞方程的原理;建立了蒙特卡洛法與直接配點無網(wǎng)格法的聯(lián)合求解方案,用于求解含F(xiàn)resnel界面的一維多層非均勻折射率系統(tǒng)內(nèi)的矢量輻射傳遞問題。該方案將蒙特卡洛法精確、易實現(xiàn)的優(yōu)點與直接配點無網(wǎng)格法求解效率高的優(yōu)點相結合�？疾炝送干涔�、反射光攜帶的Stokes矢量在半球空間的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了入射光攜帶的偏振信息會導致Stokes矢量在半球空間分布會發(fā)生不對稱性旋轉的現(xiàn)象。開展了基于矢量輻射傳遞蒙特卡洛模型的主動成像原理研究,分別進行了穩(wěn)態(tài)成像及瞬態(tài)成像探索。從中發(fā)現(xiàn),利用偏振信息成像可以豐富探測目標的光學信息,有助于將目標從背景中分離出來。在低可見度場景下,瞬態(tài)矢量成像原理可以有效去除遮擋物干擾。在瞬態(tài)成像原理中,選擇合適的探測器開啟時機尤為重要。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O436.3
【目錄】：

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