【摘 要】
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偏振是光或电磁辐射的性质,提供不同于光谱和强度特性的信息。在目标探测领域,由于目标散射光的偏振态对介质的散射效应以及对目标材质的敏感性,偏振信息可以有效区分不同材质、不同表面状态的散射体。相对传统的光强探测,偏振探测具有提高目标与背景间的对比度以及区分材质的优势。金属目标材料光学散射特性的模型建立和光学测量在目标光学探测、追踪、识别以及特征提取等方面有着十分重要的应用价值。双向反射分布函数（bid
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偏振是光或电磁辐射的性质,提供不同于光谱和强度特性的信息。在目标探测领域,由于目标散射光的偏振态对介质的散射效应以及对目标材质的敏感性,偏振信息可以有效区分不同材质、不同表面状态的散射体。相对传统的光强探测,偏振探测具有提高目标与背景间的对比度以及区分材质的优势。金属目标材料光学散射特性的模型建立和光学测量在目标光学探测、追踪、识别以及特征提取等方面有着十分重要的应用价值。双向反射分布函数（bidirectional reflectance distribution function,简称BRDF）及偏振双向反射分布函数（简称pBRDF）将入射光和反射光中携带的偏振信息与目标的理化特性有效的联系起来,是获取目标材料偏振特征信息、实现偏振探测的重要环节。因此研究金属材料表面形貌对偏振反射特性的影响是建立pBRDF模型的基础,也是对金属目标材料进行偏振探测的关键。本文针对偏振探测中对金属目标材料特性表征的需求,开展了铝合金材料表面形貌对偏振反射特性影响的研究。主要研究内容和结果包括:（1）对国内外偏振探测研究情况、偏振反射特性规律以及现有的BRDF和pBRDF模型进行了调研和总结,并用MATLAB软件对典型的BRDF和pBRDF模型曲线进行了模拟,为实现模型曲线的分析校正和建模仿真奠定了基础;（2）设计实验光路,搭建偏振反射特性实验测量系统。测量系统包括三大部分:光源系统,转台系统和控制系统。光源系统包括激光光源、起偏器和扩束系统,转台系统包括探测器和检偏器,控制系统可以通过电脑精确控制转台转动。使用该测量系统能够精确得到不同入射角和反射角度处的BRDF和pBRDF测量数据;（3）对6061-T6、7075-T651两种铝合金材料进行了表面偏振反射特性测试。结合材料在在加工过程中的处理工艺以及使用过程中的损耗情况,将实验材料分别进行打磨、喷砂和退火处理;利用MATLAB软件对测量数据进行分析处理得到材料在不同入射角下的Stokes矢量图和pBRDF矩阵元素图;根据实验结果比较得出铝合金表面偏振反射特性规律以及不同状态的铝合金的偏振反射特性差异。研究结果说明偏振反射特性可以作为区分和诊断铝合金状态的依据。
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