Supercontinuum laser-based gonio-scatterometer for in and out-of-plane spectral BRDF measurements
Gonio-réflectomètre à laser supercontinuum pour mesures de BRDF spectrales dans et hors du plan d'incidence
Résumé
The hyperspectral component of bidirectional reflectance measurements, namely from several hundred wavelengths upwards, is attracting growing interest for numerous applications in both optics and computer graphics. In this paper, we present a motorized hyperspectral bidirectional reflectance measurement bench that performs in-plane and out-of-plane measurements for isotropic materials using a supercontinuum laser covering the visible and near infrared range, with a sub-nanometer spectral accuracy. We describe the complete data processing chain, including a method for assessing the alignment error of the measurement bench. From these measurements, we verify the principles of non-negativity, energy conservation and Helmholtz reciprocity. We introduce criteria also to evaluate the validity of the Lambertian hypothesis for the bidirectional reflectance and its deviation from reciprocity, obtained from the measurements directly. We show the need for spectral bidirectional reflectance measurements for certain materials, rejecting the separable function approximation.
La composante hyperspectrale des mesures de réflectivité bidirectionnelle, à savoir à partir de plusieurs centaines de longueurs d'onde, suscite un intérêt croissant pour de nombreuses applications dans les domaines de l'optique et de l'infographie. Dans cet article, nous présentons un banc de mesure motorisé de la réflectivité bidirectionnelle hyperspectrale dans et hors du plan d'incidence pour des matériaux isotropes à l'aide d'un laser supercontinuum couvrant le domaine du visible au proche infrarouge, avec une précision spectrale inférieure au nanomètre. Nous décrivons la chaîne complète de traitement des données, y compris une méthode d'évaluation de l'erreur d'alignement du banc de mesure. À partir de ces mesures, nous vérifions les principes de non-négativité, de conservation de l'énergie et de réciprocité de Helmholtz. Nous introduisons également des critères pour évaluer l'écart à l'hypothèse lambertienne de la réflectivité bidirectionnelle et son écart à la réciprocité, obtenus directement à partir des mesures. Nous montrons la nécessité de mesures spectrales de la réflectivité bidirectionnelle pour certains matériaux, en rejetant l'approximation par une fonction séparable.
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