偏振双向反射分布函数模型研究进展

王 凯，刘 宏，郭奉奇

(1.渭南师范学院 物理与电气工程学院，陕西 渭南 714099；2.宇航动力学国家重点实验室，西安 710043；3.西安交通大学 电子与信息学部，西安 710049；4.陕西信息光子技术重点实验室，西安 710049)

20世纪60年代前，已经存在各种名目的反射率，这些反射率在定义、术语和符号等方面都存在很大差异。因此，许多学者呼吁对众多的反射率进行统一。1977年，NICODEMUS F E[1-2]首次提出了双向性反射特性的表达——双向反射率分布函数，同年美国国家标准局以此为参考定义了标准的双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)并将它作为物体表面双向性反射特性的基本表达，从而使反射率定义的研究达到顶峰。

BRDF用于描述目标物体表面的空间光反射特性。其用来描述物体表面的光反射特性具有唯一性的特点，它所确定的反射特性只取决于物体表面本身的特性，表示不同入射条件下物体表面在任意观测角的反射特性。它主要由表面粗糙度、介电常数、辐射波长、偏振等因素决定[3-5]。BRDF能够很好地将材料表面的反射和散射统一于同一概念中，可以描述表面的方向散射和辐射特性。BRDF理论经过发展，已广泛应用于可见光、红外波段和微波波段的散射、辐射方面，在地物遥感[6-8]等领域得到了广泛应用，并已经扩展到计算机视觉等新兴的研究领域。另外，通过BRDF的测量数据获得物体材料的红外反射率也是取得许多不透明材料(尤其在800 K以下)的发射率和吸收率的重要方法。

不同材料光学散射特征的差异在光学特性建模中体现为不同的BRDF表达形式，也就是说事实上，BRDF的确定是描述目标光学散射特性和目标光学散射特性建模过程的关键和核心所在。……