针对目标红外自发辐射偏振特性进行仿真的方法

摘要

本发明公开了一种针对目标红外自发辐射偏振特性进行仿真的方法，其实现步骤为：(1)获取目标材料数据；(2)计算发射率；(3)偏振态相干化；(4)定量表征偏振特性；(5)获取对比目标偏振度；(6)识别目标。本发明通过计算目标材料的发射率获得目标的偏振度，克服了基于红外图像的红外辐射偏振特性仿真方法没有对物体自发辐射的偏振特性进行本质描述和依赖偏振数据库的不足，提高了目标偏振特性计算的准确度，并能够辅助红外偏振技术实现偏振数据库之外的目标识别。

主权项

针对目标红外自发辐射偏振特性进行仿真的方法，包括如下步骤：(1)获取目标材料数据：利用阿贝折射仪，获取一个目标的含有材料折射率n、消光系数k的目标材料数据；(2)计算发射率：(2a)应用菲涅尔定律，将含有材料折射率n、消光系数k的目标材料数据转化为目标材料数据目标的反射辐射特性参数，得到目标材料数据目标上任意一点A在垂直于该点出射面的方向的反射率ρ_s(Ψ,n,k)；其中，ρ表示目标材料数据目标上任意一点A的反射率，ρ_s(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在s方向的反射率，s表示垂直于目标材料数据目标上任意一点A的出射面的一个方向，Ψ表示目标材料数据目标上任意一点A自发辐射的发射角，n表示目标材料数据中的折射率，n为大于零的实数，k表示目标材料数据中的消光系数，k为不小于零的实数；(2b)应用菲涅尔定律，将含有材料折射率n、消光系数k的目标材料数据转化为目标材料数据目标的反射辐射特性参数，得到目标材料数据目标上任意一点A在出射面内垂直于出射辐射的方向的反射率ρ_p(Ψ,n,k)；其中，ρ表示目标材料数据目标上任意一点A的反射率，ρ_p(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在p方向的反射率，p表示目标材料数据目标上任意一点A的出射面内垂直于出射辐射的一个方向，Ψ表示目标材料数据目标上任意一点A自发辐射的发射角，n表示目标材料数据中的折射率，n为大于零的实数，k表示目标材料数据中的消光系数，k为不小于零的实数；(2c)将目标材料数据目标上任意一点A在出射面内垂直于出射辐射方向的反射率ρ_p(Ψ,n,k)作为输入，应用红外辐射总功率定律和基尔霍夫定律获得目标材料数据目标上任意一点A在出射面内垂直于出射辐射方向的发射率ε_p(Ψ,n,k)；其中，ρ_p(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在p方向的反射率，ε_p(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在p方向的发射率，p表示目标材料数据目标上任意一点A的出射面内垂直于出射辐射的一个方向，Ψ表示目标材料数据目标上任意一点A自发辐射的发射角，n表示目标材料数据中的折射率，n为大于零的实数，k表示目标材料数据中的消光系数，k为不小于零的实数；(2d)将目标材料数据目标上任意一点A在垂直于该点出射面的方向的反射率ρ_s(Ψ,n,k)作为输入，应用红外辐射总功率定律和基尔霍夫定律求取目标材料数据目标上任意一点A在垂直于该点出射面的方向的发射率ε_s(Ψ,n,k)，其中，ρ_s(Ψ,n,k)表示目标材料数据上目标任意一点A在s方向的反射率，ε_s(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在s方向的发射率，s表示垂直于目标材料数据上目标任意一点A出射面的一个方向，Ψ表示目标材料数据目标上任意一点A自发辐射的发射角，n表示目标材料数据中的折射率，n为大于零的实数，k表示目标材料数据中的消光系数，k为不小于零的实数；(3)偏振态相干化：采用波恩‑沃尔夫矩阵法，用目标材料数据目标上任意一点A点在出射面内垂直于出射辐射方向的发射率ε_p(Ψ,n,k)以及目标材料数据目标上任意一点A在垂直于该点出射面的方向的发射率ε_s(Ψ,n,k)，构造目标材料数据目标上任意一点A的红外自发辐射偏振态的相干矩阵J，并将相干矩阵J标准化；其中ε_p(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在p方向的发射率，p表示目标材料数据目标上任意一点A的出射面内垂直于出射辐射的一个方向，ε_s(Ψ,n,k)表示目标材料数据目标上任意一点A在s方向的发射率，s表示垂直于目标材料数据目标上任意一点A的出射面的一个方向，Ψ表示目标材料数据目标上任意一点A自发辐射的发射角，n表示目标材料数据中的折射率，n为大于零的实数，k表示目标材料数据中的消光系数，k为不小于零的实数，J为目标材料数据目标上任意一点A的红外自发辐射偏振态的相干矩阵；(4)定量表征偏振特性：将目标材料数据目标上任意一点A的红外自发辐射偏振态的相干矩阵J作为输入，定量表征目标材料数据目标上任意一点A的红外自发辐射的偏振特性，得到目标材料数据目标上任意一点A的偏振度如下：$P=\frac{\sqrt{{(J_{\mathrm{pp}}-J_{\mathrm{ss}})}^2+{4J}_{\mathrm{ps}}^2}}{J_{\mathrm{pp}}+J_{\mathrm{ss}}}$其中，P表示目标材料数据目标上任意一点A的偏振度，P为介于0和1之间的实数，J表示目标材料数据目标上任意一点A的红外自发辐射偏振态的相干矩阵，J_pp表示相干矩阵中第一行第一列的元素，J_ss表示相干矩阵中第二行第二列的元素，J_ps表示相干矩阵中第一行第二列的元素，p表示出射面内垂直于出射辐射的一个方向，s表示垂直于目标材料数据目标上任意一点A出射面的一个方向；(5)获取对比目标偏振度：选择除步骤(1)中目标材料数据目标之外的另一任意目标作为对比目标，依次按照步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)的方法，得到对比目标上任意一点的偏振度；(6)识别目标：(6a)计算目标材料数据目标上任意一点A的偏振度与对比目标上任意一点的偏振度的差值，并取该差值的绝对值；(6b)判断差值的绝对值是否大于等于0.1，若是，则完成目标识别；否则，执行步骤(5)。