[發(fā)明專利]室內(nèi)全自動BRDF測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110209229.2
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102323240A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新;鄭小兵;袁銀麟;徐駿;戚濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光輻射測量裝置領(lǐng)域，具體為一種室內(nèi)全自動BRDF測量裝置。

背景技術(shù)

自然界物體的反射大部分表現(xiàn)為非朗伯性，即目標(biāo)的反射特性和波長及入射、反射的幾何方向相關(guān)。測量物體的雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional?Reflectance?Distribution?Function）可以準(zhǔn)確的描述物體的這種方向反射異性，BRDF反映了物體的本質(zhì)屬性。

BRDF的測量原理如圖1所示。光源照射物體，傳感器在空間各個(gè)方向觀測物體，處理各觀測方向的反射值，可以表征出物體的方向反射特性，并可以建立數(shù)學(xué)模型描述物體的BRDF特性。準(zhǔn)確測量BRDF要求：光源的發(fā)散角和傳感器的視場角盡可能的小；光源、傳感器的定位精度高；入射方向、觀測方向足夠多；測量過程中受環(huán)境影響的雜散光低。

在遙感領(lǐng)域，隨著多角度及定量化遙感的發(fā)展，反演、表征目標(biāo)的BRDF越來越重要。在室外環(huán)境下，由于受到太陽運(yùn)動、天氣變化、天空漫射光的影響，BRDF觀測精度受到很大影響。室內(nèi)測量可以避免室外環(huán)境的影響，能夠有效地校驗(yàn)遙感結(jié)果，促進(jìn)遙感精度的提高。

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，虛擬物體的真實(shí)感很大程度上取決于對物體反射特性模擬準(zhǔn)確性。室內(nèi)測量BRDF具有環(huán)境控制容易、操作方便、精度高的優(yōu)勢，依據(jù)其測量結(jié)果描述物體的BRDF能夠顯著提高計(jì)算機(jī)處理圖形的真實(shí)感。

傳統(tǒng)的室內(nèi)BRDF測量機(jī)構(gòu)由于操作機(jī)構(gòu)簡陋，存在著定位精度低、測量點(diǎn)少、測量周期長、光源準(zhǔn)直性和均勻性差等缺陷，測量精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)室內(nèi)BRDF測量機(jī)構(gòu)測量精度難以保證的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，包括有水平設(shè)置的支撐平板，其特征在于：所述支撐平臺上轉(zhuǎn)動安裝有具有中心通孔的水平轉(zhuǎn)臺，有臺面水平的樣品臺安裝在水平轉(zhuǎn)臺的中心通孔中，所述樣品臺、水平轉(zhuǎn)臺的中心豎直軸線重合，水平轉(zhuǎn)臺上安裝有豎直的鏡頭支架，所述鏡頭支架上安裝有沿水平方向伸向樣品臺上方的鏡頭轉(zhuǎn)臂，鏡頭轉(zhuǎn)臂位于樣品臺上方的臂端安裝有光譜儀鏡頭，光譜儀鏡頭的光軸始終指向所述樣品臺中心，所述支撐平臺上還安裝有架在水平轉(zhuǎn)臺上的半圓環(huán)形的光源導(dǎo)軌，所述光源導(dǎo)軌的圓心位于樣品臺面上，光源導(dǎo)軌上設(shè)置有在光源導(dǎo)軌上移動的人工光源，所述人工光源光軸始終指向樣品臺中心。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述人工光源包括燈座、與燈座連接的準(zhǔn)直鏡筒，燈座中設(shè)置有積分球，所述積分球兩側(cè)中心位置安裝有彼此相互對稱的鹵鎢燈，燈座和準(zhǔn)直鏡筒結(jié)合處開有通光孔，準(zhǔn)直鏡筒中設(shè)置有孔徑可調(diào)光闌，準(zhǔn)直鏡筒出光口處設(shè)置有準(zhǔn)直鏡，所述孔徑可調(diào)光闌位置與準(zhǔn)直鏡的焦平面重合，所述鹵鎢燈的出射光經(jīng)過積分球反射后從通光孔入射至準(zhǔn)直鏡筒，經(jīng)過準(zhǔn)直鏡筒中的孔徑可調(diào)光闌、準(zhǔn)直鏡后從準(zhǔn)直鏡筒出光口出射。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述積分球內(nèi)壁附著有聚四氟乙烯層。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述準(zhǔn)直鏡為雙膠合準(zhǔn)直鏡。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述水平轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動由電機(jī)驅(qū)動的渦輪蝸桿實(shí)現(xiàn)，水平轉(zhuǎn)臺與渦輪中心重合并固定為一體，電機(jī)驅(qū)動蝸桿帶動渦輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述鏡頭支架上安裝有可移動的鏡頭轉(zhuǎn)臂，光譜儀鏡頭固定在鏡頭轉(zhuǎn)臂上，鏡頭轉(zhuǎn)臂的移動由螺桿螺紋副實(shí)現(xiàn)，鏡頭支架整體的轉(zhuǎn)動由電機(jī)驅(qū)動的渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)，鏡頭支架的轉(zhuǎn)軸與渦輪中心軸重合，鏡頭支架與渦輪固定為一體，渦輪的輪面與樣品臺臺面垂直，且渦輪的中心軸線與樣品臺中心豎直軸線相交，蝸桿的支撐部件固定在轉(zhuǎn)臺上，蝸桿與渦輪嚙合，所述電機(jī)通過蝸桿帶動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪帶動鏡頭轉(zhuǎn)臂、光譜儀鏡頭整體以渦輪的中心軸線為中心轉(zhuǎn)動，光譜儀鏡頭始終指向樣品臺中心。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述鏡頭轉(zhuǎn)臂在鏡頭支架上升降移動。

所述的室內(nèi)全自動BRDF測量裝置，其特征在于：所述光源導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面成型為渦輪輪齒，人工光源固定在移動平臺上，移動平臺通過限位輪限制自身的運(yùn)動沿導(dǎo)軌移動，移動平臺中安裝有可轉(zhuǎn)動的蝸桿，蝸桿與渦輪嚙合，所述電機(jī)驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，通過蝸桿帶動移動平臺、人工光源在光源導(dǎo)軌上滑動。