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天基可见光相机成像模型及目标特性分析目录TOC\o"1-3"\h\u13290天基可见光相机成像模型及目标特性分析 [48]五参数模型是基于Torrance-Sparrow模型改进而来的一种半经验统计模型，模型参数由大量的实测数据拟合而来，具有很高精度。通过五参数模型，当入射光线角度被确定时，可以获得任意散射角下的BRDF值。其表达式为：(2-25)式中：为遮蔽因子；该函数因包含、、、、五个调节参量而得名，其中a、b受材质的菲涅尔反射系数影响；受表面涂层斜率影响；、分别反映涂层的漫反射分量和镜面反射分量。五参数模型具有极高的精度，能够更好的描述辐射学中各物理量的分布情况，可通过实际测量并拟合获得更精准的模型参数，成像效果好，缺点是计算复杂，计算速度较慢，难以适应实时成像的要求，常用于对成像效果逼真度要求较高的场景。1.3光学相机能量传输模型光电能量传输模型是空间光电相机的成像基础。根据光电效应，工作在特定波段的成像相机传感器在可见光辐射照射下会吸收光子能量产生逃逸电子，在电路中产生电流，进而生成灰度图像。若经辐射解算求得的相机成像载荷入瞳处的辐照度为，则单位时间内光线到达相机成像面的光子数为：(2-26)式中：——普朗克常量；——光速；——相机光学透过率；——相机入瞳面积。根据光电效应，在光子照射下，单位时间内探测器载荷产生的电子数为：(2-27)式中：——光电转换效率；——量子效率；——相机积分时间。式中为相机焦平面每个成像像元在可见光波段辐射能照射下产生的电子数。若给定上述相机物理参数，则根据相机光电转换模型可求得目标像元灰度值：(2-28)式中为模数量化因子。光电转换流程如图2-6所示：图2-6光电转换流程图若仿真时只给定光学相机像元数、焦距、视场角等几何参数，不模拟光电相机在辐射能量照射下由光电转换模型生成灰度图像的过程，此时可参考背景恒星成像方法，根据目标星等与辐照度的关系计算，进行点目标观测，具体方法在第五章介绍。1.4时间系统和场景光源仿真开始前，需在STK中获取任意时刻目标坐标，因此采用该软件内置的协调世界时作为初始时间系统，并在计算机中转换为儒略历。儒略历与J2000坐标系同步使用，常将2000年元旦12时作为历元初始时刻，记为J2000.0。在仿真系统中，根据式(2-29)和(2-30)完成UTC到儒略历的计算，式中表示向下取整:(2-29)(2-30)空间在轨相机的辐射来源主要是空间目标反射的可见光，对于接收可见光的设备，太阳对地球外空间目标的辐照度为593.1W/m2。同时，地球对太阳光的反射是场景中辐射能的又一重要来源。设地球为平均反照率0.3的

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