22208.勻速自轉(zhuǎn)運動物體散射光譜的研究

1、分類號：密級：公開UDC：編號：勻速自轉(zhuǎn)勻速自轉(zhuǎn)運動物體散射光譜的研究運動物體散射光譜的研究THESTUDYOFSCATTERINGSPECTRUMOFCONSTANTSPEEDROTATINGOBJECTS學位授予單位及代碼：長春理工大學（10186）學科專業(yè)名稱及代碼：光學（070207）研究方向：激光物理與新型激光器申請學位級別：碩士指導(dǎo)教師：張喜和譚勇研究生：宋薇論文起止時間：2014.10—2014.12I摘要散射光譜分析技術(shù)

2、由于具有測量精度高，分析范圍廣等特點逐漸成為探測領(lǐng)域的新興熱點，可作為其他探測技術(shù)的有益補充。近幾年來，對于物體在運動狀態(tài)下的散射光譜的研究較少，本論文主要研究運動物體在幾何中心與光源及探測端的相對距離不變的條件下，探測了幾個物體模型繞其幾何中心的勻速自轉(zhuǎn)運動的散射光譜，忽略多普勒效應(yīng)，通過分析處理采集到的在不同時刻及不同姿態(tài)下的多幀散射光譜，基于散射光譜理論和BRDF理論機理，針對勻速自轉(zhuǎn)運動物體結(jié)構(gòu)特征、運動姿態(tài)以及對運動物體表面材

3、質(zhì)這三個方面提出了三種不同的研究方法。具體研究內(nèi)容如下：1、對于一維勻速自轉(zhuǎn)運動的簡單結(jié)構(gòu)的物體，其表面是由不同材質(zhì)構(gòu)成，測量了它的散射光譜，對散射光譜數(shù)據(jù)做特征提取，旨在消除散射光譜中的面積因素，突出雙向反射分布函數(shù)對散射光譜線型的影響。建立已知材質(zhì)的特征提取后的特征譜數(shù)據(jù)庫，采用系統(tǒng)聚類方法，利用數(shù)據(jù)庫中已知材料的數(shù)據(jù)同運動物體材質(zhì)的特征提取后光譜數(shù)據(jù)做聚類分析，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)聚類后組間距低于5的譜線屬于同種材料，利用該方法可以實

4、現(xiàn)對未知物體材質(zhì)的初步識別；2、采用散射光譜分析方法，對一維勻速自轉(zhuǎn)運動的簡單及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的兩類運動物體實現(xiàn)初步區(qū)分。探測了繞定軸勻速轉(zhuǎn)動的模型I和模型II的散射光譜，采用最大值歸一化的數(shù)學方法，處理和分析了模型I和模型II的光譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)對于兩類模型的光譜歸一化后光譜線型有明顯差異，模型II歸一化后光譜離散率差值很小，模型I散射光譜歸一化后離散率差值較大。兩類物體外型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性差異這種差異的根本原因；3、采用BRDF分析方法，對三維勻

5、速自轉(zhuǎn)運動的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的運動物體實現(xiàn)運動姿態(tài)的分析。利用室內(nèi)高精度的BRDF測試系統(tǒng)，測量了模型III在全空間自轉(zhuǎn)到不同角度的散射光譜及BRDF并建立姿態(tài)分析數(shù)據(jù)庫，選用相對偏差為表征量，將實測光譜數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)做相對偏差計算，將相對偏差最小值所對應(yīng)的姿態(tài)作為最接近真實值的分析結(jié)果，實驗結(jié)果表明能實現(xiàn)的最小分析誤差為0.25%，給出了材料散射光譜和姿態(tài)的相關(guān)性，研究成果將有助于光譜技術(shù)在姿態(tài)分析領(lǐng)域的應(yīng)用研究；關(guān)鍵字：勻速自轉(zhuǎn)運動物