粗糙表面双向反射分布函数优化建模与验证

作     者：袁艳 金鼎 苏丽娟 Yuan Yan;Jin Ding;Su Lijuan

作者机构：北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京100191 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2018年第55卷第5期

页      面：396-402页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61635002) 北京市自然科学基金(4172038) 

主　　题：散射 双向反射分布函数 建模优化 模拟退火粒子群优化算法 粗糙表面 

摘      要：目标表面双向反射分布函数(BRDF)可用于描述目标的散射特性,被广泛应用于目标探测识别、特征分析提取等领域。基于五参量BRDF模型,针对目标表面材质特点建立了两类材料的简化五参量模型(半光面材料BRDF模型和毛面材料BRDF模型)。在此基础上,优化了模型参量拟合算法,在粒子群优化算法(PSO)中引入模拟退火算法(SA),提高了算法的局部搜索能力和效率。实验测量了不同粗糙度的2024铝合金样片和三种大粗糙度样片的BRDF数据,分析了目标样片BRDF随散射角的变化趋势以及其与表面粗糙度的关系。利用模拟退火粒子群优化算法(SAPSO)、遗传算法(GA)、粒子群算法对实验数据进行拟合,模型计算结果与实验结果的对比显示,模拟退火粒子群算法拟合误差更小,更适用于BRDF优化建模,证明了该算法的有效性。