一种包含对比板的成像式散射属性测量系统及测量方法

摘要

本发明属于光辐射测量技术领域，具体涉及一种包含对比板的成像式散射属性测量系统及测量方法，该系统包括底板、对比板、准直光源、主镜、次镜、聚焦透镜和成像探测器，其中底板上设有样品孔，对比板安装在底板上；主镜为凹面反射镜，覆盖在底板上形成一个暗室环境；主镜上设置有入光孔和出光孔，多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上；次镜为凸面反射镜，位于暗室环境内；聚焦透镜位于主镜远离底板外侧，经次镜反射的光线通过出光孔汇聚至聚焦透镜上；成像探测器位于聚焦透镜的出射光路上，且在经聚焦透镜出射的光线的成像面位置。该系统提高了测量效率，且成本较低。

权利要求

1.一种包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，包括底板、对比板、准直光源、主镜、次镜、聚焦透镜和成像探测器，其中所述底板上设有样品孔，所述对比板安装在所述底板上；

所述主镜为凹面反射镜，覆盖在底板上形成一个暗室环境；所述主镜上设置有入光孔和出光孔，多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上；所述次镜为凸面反射镜，位于所述暗室环境内；所述聚焦透镜位于主镜远离底板外侧，经次镜反射的光线通过所述出光孔汇聚至所述聚焦透镜上；所述成像探测器位于所述聚焦透镜的出射光路上，且在经聚焦透镜出射的光线的成像面位置。

2.根据权利要求1所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，该系统还包括设有多个入光孔的光源安装罩，所述光源安装在位于主镜相对于底板的对侧上，形成半球暗室，所述多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上。

3.根据权利要求2所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，当所述测量系统用于BRDF测量时，所述对比板包括至少一个对比白板，或者所述对比板包括至少一个对比白板和至少一个对比黑板；当所述测量系统用于BTDF检测时，所述对比板为透光对比板。

4.根据权利要求1所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，所述多个准直光源沿样品孔和主镜所在光轴的垂直面摆放。

5.根据权利要求1所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，所述底板与水平面成设定的倾斜角度摆放，且底板上涂有消光漆。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，系统还包括滤光片和/或偏振片，所述滤光片和偏振片设置在成像探测器前的光路上。

7.根据权利要求1至5中的任意一项所述包含对比板的成像式散射属性测量系统，其特征在于，成像探测器为可见光多谱段探测器，或者红外、紫外探测器。

8.一种基于权利要求1所述散射属性测量系统的BRDF测量方法，其特征在于，具体过程为：对系统整体进行校准：分别将朗伯标准白板和黑板放置在样品孔处，打开准直光源进行拍摄，完成系统的黑白两次校准；

将被测样品放置在样品孔下，确保样品覆盖到整个样品孔；

打开准直光源中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

经表面反射为不同角度的反射光，反射光线经主镜和次镜离轴反射，穿过主镜上的出光孔，再通过透镜聚焦到成像探测器上，获得所生成的图像；

关闭打开光源，依次打开下一个准直光源，重复上述成像探测器捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BRDF相关图像；

通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、反射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和反射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与反射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和反射角的映射关系；

利用对比板所对应的成像区域像素值以及背景图像进行图像处理，获得样品成像区域中每个像素对应的BRDF绝对值，再根据每个像素与样品表面反射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向反射分布函数。

9.一种基于权利要求2所述散射属性测量系统的BTDF测量方法，其特征在于，具体过程为：对系统整体进行校准：分别将标准透射散射样品和黑板插入样品孔中，打开主镜上的准直光源进行拍摄，完成系统的黑白两次校准；

将被测样品插入样品孔中，确保样品覆盖到整个样品孔；

关闭主镜上的准直光源，打开光源安装罩上准直光源中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

经表面透射为不同角度的透射光，透射光线经主镜和次镜离轴反射，穿过主镜上的出光孔，再通过透镜聚焦到成像探测器上，获得所生成的图像；

关闭打开光源，依次打开下一个准直光源，重复上述成像探测器捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BTDF相关图像；

通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、透射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和透射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与透射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和透射角的映射关系；

利用对比板所对应的成像区域像素值以及背景图像进行图像处理，获得样品成像区域中每个像素对应的BTDF绝对值，再根据每个像素与样品表面透射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向透射分布函数。

说明书

一种包含对比板的成像式散射属性测量系统及测量方法

技术领域

[0001] 本发明属于光辐射测量技术领域，具体涉及一种包含对比板的成像式散射属性测量系统及测量方法。

背景技术

[0002] 当光入射到某种材料的表面后，主要有三种传播途径：被材料表面反射，被材料吸收或者穿过材料进行透射。BRDF(双向反射分布函数)表征的是光辐射时表现在反射位置的辐亮度同其入射位置的辐照度相比得到的值,阐述的是材料表面某方向的入射光在光学表面半球区域的反射能量分布情况。BTDF(双向反射分布函数)表征的是光辐射时表现在透射位置的辐亮度同其入射位置的辐照度相比得到的值,阐述的是材料表面某方向的入射光在光学表面半球区域的透射能量分布情况。BRDF的概念最早由美国学者Nicodemus等人在1970年提出，随后BTDF（双向透射分布函数）的提出则是更好地完善了对材料表面散射特性的研究。

[0003] BRDF和BTDF通过对材料表面产生的散射情况进行了统一，更为系统地研究材料表面的散射特性、光辐射特性以及偏振等特征，因此在多个领域得到了广泛的应用。

[0004] 现有的测量物体表面散射属性的装置主要为扫描式探测，单独测得入射光和不同方向反射光的光强数据。利用单个探测器或多个探测器在待测样品表面上方扫描，逐点探测表面沿各个角度的反射分布，光源可以是多个固定光源或者单个光源通过电机转动以实现不同入射光线方向的控制。

[0005] 现有装置中由于存在需要利用电机配合，测量与数据处理的时间较长，不适宜物体表面散射属性的快速测量。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明的目的是设计一种包含对比板的成像式散射属性测量系统及测量方法，该散射属性测量系统结构简单，无复杂的机电控制系统，成本较低，并自带暗室实验环境，通过两次反射器的光路反射以及后续镜头的成像，可以在数秒内一次性同时完成样品以及对比板将近半球采样角度的双向反射分布函数测量，为研究材料的光学散射特性提供原始数据积累。

[0007] 本发明采用的技术方案：

[0008] 一种包含对比板的成像式散射属性测量系统，包括底板、对比板、准直光源、主镜、次镜、聚焦透镜和成像探测器，其中所述底板上设有样品孔，所述对比板安装在所述底板上；

[0009] 所述主镜为凹面反射镜，覆盖在底板上形成一个暗室环境；所述主镜上设置有入光孔和出光孔，多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上；所述次镜为凸面反射镜，位于所述暗室环境内；所述聚焦透镜位于主镜远离底板外侧，经次镜反射的光线通过所述出光孔汇聚至所述聚焦透镜上；所述成像探测器位于所述聚焦透镜的出射光路上，且在经聚焦透镜出射的光线的成像面位置。

[0010] 进一步地，该系统还包括设有多个入光孔的光源安装罩，所述光源安装在位于主镜相对于底板的对侧上，形成半球暗室，所述多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上。

[0011] 进一步地，当所述测量系统用于BRDF测量时，所述对比板包括至少一个对比白板，或者所述对比板包括至少一个对比白板和至少一个对比黑板；当所述测量系统用于BTDF检测时，所述对比板为透光对比板。

[0012] 进一步地，所述多个准直光源沿样品孔和主镜所在光轴的垂直面摆放。

[0013] 进一步地，所述次镜位于主镜与底板之间，与主镜同轴放置，且与主镜之间相互无遮挡。

[0014] 进一步地，所述底板与水平面成设定的倾斜角度摆放，且底板上涂有消光漆。

[0015] 进一步地，系统还包括滤光片和/或偏振片，所述滤光片和偏振片设置在成像探测器前的光路上。

[0016] 进一步地，成像探测器为可见光多谱段探测器，或者红外、紫外探测器。

[0017] 一种包含对比板的成像式BRDF测量方法，具体过程为：

[0018] 对系统整体进行校准：分别将朗伯标准白板和黑板放置在样品孔处进行拍摄，进行黑白两次校准。

[0019] 将被测样品放置在样品孔下，确保样品覆盖到整个样品孔；

[0020] 打开准直光源中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

[0021] 经表面反射为不同角度的反射光，反射光线经主镜和次镜离轴反射，穿过主镜上的出光径，再通过透镜聚焦到成像探测器上，获得所生成的图像；

[0022] 关闭打开光源，依次打开下一个准直光源，重复上述成像探测器捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BRDF相关图像；

[0023] 通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、反射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

[0024] 根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和反射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与反射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和反射角的映射关系；

[0025] 利用对比板所对应的成像区域像素值以及背景图像进行图像处理，获得样品成像区域中每个像素对应的BRDF绝对值，再根据每个像素与样品表面反射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向反射分布函数。

[0026] 一种包含对比板的成像式BTDF测量方法，具体过程为：

[0027] 对系统整体进行校准：分别将标准透射散射样品和黑板插入样品孔中进行拍摄，进行黑白两次校准；

[0028] 将被测样品插入样品孔中，确保样品覆盖到整个样品孔；

[0029] 打开准直光源中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

[0030] 经表面透射为不同角度的透射光，透射光线经主镜和次镜离轴反射，穿过主镜上的出光径，再通过透镜聚焦到成像探测器上，获得所生成的图像；

[0031] 关闭打开光源，依次打开下一个准直光源，重复上述成像探测器捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BTDF相关图像；

[0032] 通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、透射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

[0033] 根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和透射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与透射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和透射角的映射关系；

[0034] 利用对比板所对应的成像区域像素值以及背景图像进行图像处理，获得样品成像区域中每个像素对应的BTDF绝对值，再根据每个像素与样品表面透射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向透射分布函数。

[0035] 有益效果

[0036] 第一，本发明无复杂机械结构和机电控制系统，结构简单，操作方便，全封闭设计自带暗室实验环境，提高了系统环境适应性;通过成像探测器探测，可以在数秒内一次性快速完成待测样品以及对比板反射空间所有采样角度的双向反射分布函数的测量，提高了测量效率，成本较低。

[0037] 第二，本发明次镜与主镜同轴放置，与主镜之间相互无遮挡，因此次镜的设置不会对样品及对比板的反射光带来影响，凸面次镜通过反射使光束汇聚，减小光束口径有利于后续光线经过聚焦透镜成像。

[0038] 第三，本发明避开样品孔和对比板表面反射发出的高斯光束，主镜上的光源可沿样品孔和主镜所在光轴的垂直面摆放。

[0039] 第四，本发明对比板可以采用至少一个对比白板，或者至少一个对比白板和至少一个对比黑板，对比黑板可采用陷光阱进行代替，利用对比白板，或者对比白板和黑板作为参照，可以去除照明不稳定的所引起的误差，保证测量的精准性。

[0040] 第五，本发明为了充分利用探测器的探测面积，可摆放探测器使探测器对角线轴与系统的切面轴相对应。

附图说明

[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0042] 图1是本发明的系统的其中一个实施例的系统结构示意图。

[0043] 图2是本发明的系统的又一实施例的系统结构示意图。

[0044] 图3是本发明的系统的又一实施例的系统结构俯视图。

[0045] 图4是本发明的系统的准直光源示意图。

[0046] 图5是系统中成像探测器上被测样品和对比板的成像区域图。

[0047] 图6是本发明的系统的又一实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

[0048] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

[0049] 需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0050] 需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

[0051] 为使本领域技术人员清楚本发明的技术方案和优点，下面结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案，但并不用于限制本发明的保护范围。

[0052] 如图1所示，本发明提供一种包含对比板的成像式散射属性测量系统，包括底板1、对比板3、准直光源4、主镜5、次镜6、聚焦透镜7和成像探测器8，其中所述底板1上设有样品孔2，所述对比板3安装在所述底板1上；

[0053] 所述主镜5为凹面反射镜，覆盖在底板1上形成一个暗室环境；所述主镜5上设置有入光孔和出光孔，多个准直光源4固定在主镜5的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔2和对比板3上；所述次镜6为凸面反射镜，位于所述暗室环境内；所述聚焦透镜7位于主镜5远离底板1外侧，经次镜6反射的光线通过所述出光孔汇聚至所述聚焦透镜7上；所述成像探测器8位于所述聚焦透镜7的出射光路上，且在经聚焦透镜7出射的光线的成像面位置。

[0054] 本申请实施例利用凹面反射镜的主镜覆盖在底板上形成暗室提高了系统的环境适应性；且采用多个准直光源安装在主镜上成不同的角度入射，照射到样品和对比板上的光线经由主镜和次镜两次反射后，汇聚到聚焦透镜中由成像探测器成像，无需电机旋转可以在数秒内一次性同时完成样品以及对比板将近半球采样角度的双向反射分布函数测量，为研究材料的光学散射特性提供原始数据积累。

[0055] 本申请又一实施例，次镜6位于主镜与底板之间，与主镜同轴放置，与主镜之间相互无遮挡，因此次镜的设置不会对样品及对比板的反射光带来影响，凸形次镜通过反射使光束汇聚，减小光束口径有利于后续光线经过聚焦透镜成像。

[0056] 本申请又一实施例，主镜5和次镜6也可以采用离轴自由曲面、球面或者非球面，主镜和次镜两反射镜用各种能镀高反光膜的材料，这样可以提高光源的利用率。

[0057] 本申请又一实施例，该系统的底板与水平面成设定的倾斜角度摆放，以便于次镜的安装，同时为次镜的上下调节留出空间，保证入射至样品和对比板的光，经主镜和次镜反射后能够入射至成像探测器。进一步地，底板1上涂有消光漆，因此可以避免底板1上其他部位的反射光进入探测器，造成测量结果的误差。

[0058] 本申请又一实施例，相对于底板设定一定间隔，便于样品孔位置移动，且次镜与底板之间存在间隔，为了让样品孔位置移动保证手持时候在一个平面上，也不会对次镜造成影响。该装置是可以实现手持测量的，即可以不限制样品的种类和大小，但是必须保证测量的时候样品孔下的样品部分是平面而不是凹凸不平的，这样才能保证准直平行光源照射到被测样品表面的入射角是相同的，因此具体使用的时候可能会移动、倾斜底板来改变样品孔与样品的位置摆放关系，使样品孔下的样品区域是一个平面，所以需要给底板一个可以移动倾斜而不影响到系统其他部分的空间区域，所以次镜在安装需要与底板保持一定距离，抬高位置为了让测量孔位置移动保证手持时候在一个平面上。

[0059] 本申请又一实施例，如图2、图3所示，光源为4个固定的准直光源，设置在主镜的外表面上，相对于底板呈不同的入射角度摆放，相对于底板的入射方向可以分别是20°、40°、60°和80°，实现不同角度下的BRDF测量。通过主镜上的孔径入射到样品孔和对比板上，实现不同角度下的BRDF测量；为了避免光源在主镜上的孔径对最后成像的影响照明光束口径略大于样品孔口径，能照明到样品孔包含对比板表面范围。为了避开样品孔和对比板表面反射发出的高斯光束，主镜上的光源沿样品孔和主镜所在光轴的垂直面摆放。

[0060] 本申请又一实施例，如图4所示，可以设置多组光源，每组包含4个固定的准直光源。

[0061] 本申请又一实施例，对比板3被成像探测器捕捉到，所述对比板包括至少一个对比白板，或者所述对比板包括至少一个对比白板和至少一个对比黑板；对比板放置底板上位于样品孔旁靠近次镜的一侧；这样可以确保照明光束能够完全照射到样品与对比板上。如图2所示，拍摄待测样品的BRDF成像范围必须包含在探测器感应区域内，探测器偏心摆放，待测样品的BRDF成像区域为如图5所示的内接圆，D1为探测器边缘距离待测样品的成像边缘的最大距离，即对比板距离待测样品成像边缘的距离小于D1的区域能被探测器收集到。白板可以采用朗伯白板，黑板采用标准黑板，可以用陷光阱进行代替。采用对比白板和对比黑板作为参照，可以去除照明不稳定的所引起的误差，保证测量的精准性。现有技术不采用对比板的测量方式是通过绝对测量，直接测量光源入射和样品不同反射方向的辐亮度，因此测量结果的准确度相当依赖光源的稳定度和均匀度。本申请利用标准对比板作为参考定标，不需要直接测量光源的辐照度，对比板放置在样品旁侧，测量时同时对样品和对比板表面漫反射光进行捕捉并成像，能够实现光源的实时校准，大大降低了光源的不稳定度可能带来的测量误差，提高了测量精度。对比板包括至少一个对比白板，或者包括至少一个对比白板和至少一个对比黑板。后续的图像处理中，因为朗伯白板的BRDF值是固定已知的，因此只需要获取朗伯白板在相同照明条件下的BRDF成像图像，不需要探测光源的辐照度值；且在相同入射角下，一次成像即可获取包含样品和对比板表面近半球立体角方向的反射信息，不需要多次使用光源。所以利用朗伯白板作为参照，可以去除照明不稳定的所引起的误差。标准黑板同样是提供了标准漫反射的参照，但与白板相反，黑板提供的是反射率接近0的参照，所以，对黑板成像能够捕捉到探测器的本底噪声，这对低散射率样品的BRDF数据捕捉与后续处理起到了重要作用。放置朗伯白板和黑板，能同时对黑与白进行校准。陷光阱为表面涂有非常低反射率的漫反射涂层或材料的小光腔，因此可以作为标准朗伯黑板的替代，特别地，陷光阱还能起到消除杂散光的作用。

[0062] 本申请又一实施例，在成像探测器之前的光路中可添加滤光片和/或偏振片等光学元件，以消除光路中的杂散光对探测结果的影响，从而保证入射至成像探测器的光线为经样品和对比板反射的光线；设置的光学元件可以同时使用，也可以分时使用，并且可以通过手动或者电机控制切换。

[0063] 本申请又一实施例，成像探测器可以用多光谱相机或者红外、紫外探测器，可以实现对样品和对比板所反射的光线进行采集。

[0064] 本申请又一实施例，该系统还包括设有多个入光孔的光源安装罩，所述光源安装在位于主镜相对于底板的对侧上，形成半球暗室，所述多个准直光源固定在主镜的外表面上，出射光线通过所述入光孔呈不同角度入射至样品孔和对比板上。

[0065] 如图6所示，可用于实现BTDF（双向透射分布函数）测量。本实施例中光源4为4个固定的准直光源，安装在位于主镜相对于底板的对侧的半球暗室9内，相对于底板的入射方向分别是20°、40°、60°和80°，对比板3为透射标准板。待测样品放置在样品孔上，光源照射在待测样品和对比板上，生成的反射光被半球暗室吸收，透射光被主镜和次镜反射收集，经过聚焦透镜成像到成像探测器上。

[0066] 另一方面，本申请基于上述测试系统的成像式BRDF测量方法，具体过程为：

[0067] 对系统整体进行校准：分别将朗伯标准白板和黑板放置在样品孔处进行拍摄，进行关于整体系统的黑白两次校准；

[0068] 将被测样品放置在样品孔2下，确保样品覆盖到整个样品孔2；

[0069] 打开准直光源4中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

[0070] 经表面反射为不同角度的反射光，反射光线经主镜5和次镜6离轴反射，穿过主镜上的出光径，再通过透镜7聚焦到成像探测器8上，获得所生成的图像；

[0071] 关闭打开光源，依次打开下一个准直光源4，重复上述成像探测器8捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BRDF相关图像；

[0072] BRDF测量通常需要捕获关于多个不同光源入射角的被测样品散射光信息，含机械结构的BRDF测量一般是将光源通过一个滑轨移动以采样多个入射角方向，本发明为了减少不必要的机械结构以减轻重量，因此采取多个固定光源的方式，更加快速便捷，节约成本，系统体积较小，重量较轻，可以手提便携使用。

[0073] 获得所需要的图像后，其后续数据处理分两步：1.对图像中待测样品成像区域进行数据校正，获得每个像素点所对应的绝对BRDF值；2.从捕获图像的像素位置恢复每个像素所对应的采样点的入射角和反射角。即可从图像中恢复待测样品表面不同反射角的双向反射分布函数。

[0074] 通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、反射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

[0075] 根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和反射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与反射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和反射角的映射关系。

[0076] 为了从待测样品的成像区域的像素值计算相应像素点所对应的BRDF绝对值，需要利用对比板所对应的成像区域像素值进行图像处理。

[0077] 对比板中的标准黑板（可用陷光阱代替）反射率接近0且高度漫反射可利用探测器捕捉其成像区域作为BRDF为0的参考，并且能够体现出探测器的本底噪声，因此可以利用标准黑板所在成像区域像素值对图像整体进行校正。

[0078] 对比板中的标准白板，具有固定的总反射率值。其特征是：表面的BRDF值不会因为散射角度的变化而变化，即不同方向反射光的强度值都是一定的。在进行校正后的对比板部分的成像区域，各像素点的像素值是一致的。利用标准白板所在成像区域像素值进行数据处理如下列公式：

[0079]

[0080] 其中， 为标准白板的总反射率， 为拍摄样品生成的图像经过校正后的标准白板成像区域的像素值， 为拍摄样品生成的图像经过校正后的待测样品成像区域里相应反射角的像素值， 为标准白板的绝对BRDF值。

[0081] 通过上述图像处理，即可获得样品成像区域中每个像素对应的BRDF绝对值，再根据每个像素与样品表面入射角和反射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向反射分布函数。

[0082] 另一方面，一种基于所述散射属性测量系统的BTDF测量方法，具体过程为：

[0083] 对系统整体进行校准：分别将标准透射散射样品和黑板插入样品孔中，打开主镜上的准直光源进行拍摄，完成系统的黑白两次校准；

[0084] 将被测样品插入样品孔中，确保样品覆盖到整个样品孔；

[0085] 关闭主镜上的准直光源，打开光源安装罩上准直光源中的一个，使其发出平行的可见光束均匀地照射到样品孔中的样品以及对比板上；

[0086] 经表面透射为不同角度的透射光，透射光线经主镜和次镜离轴反射，穿过主镜上的出光径，再通过透镜聚焦到成像探测器上，获得所生成的图像；

[0087] 关闭打开光源，依次打开下一个准直光源，重复上述成像探测器捕捉图像的过程，即可获得一系列关于样品和对比板不同入射角的BTDF相关图像；

[0088] 通过光线追迹以及所述成像探测器的内参和外参，获得每个像素的坐标所对应的像素值、透射方向矢量集合、三维坐标和法线；确定准直光源的三维坐标，并根据所述准直光源的三维坐标，确定每个像素所对应的采样点的入射方向矢量；

[0089] 根据所述像素的三维坐标、入射方向矢量、法线和透射方向矢量，计算每个像素所对应的采样点的入射方向的天顶角和方位角与透射方向的天顶角和方位角，从而获得每个像素与样品表面入射角和透射角的映射关系；

[0090] 利用对比板所对应的成像区域像素值以及背景图像进行图像处理，获得样品成像区域中每个像素对应的BTDF绝对值，再根据每个像素与样品表面透射角的映射关系，即可一次性获得待测样品相同入射角下将近半球采样角度的双向透射分布函数。

[0091] 测量BTDF时待测样品的放置方式与BRDF不一样，因为BTDF测量时样品孔外需要与光源所在的暗室环境相接触，此时无法手持装置测量大面积样品表面，所以BTDF测量时需要保证样品是片状、可插入样品孔的大小。

[0092] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。