Thèse présentée en vue de l'obtention du grade de
Docteur de l'université de Rouen
Ecole doctorale
SCIENCES PHYSIQUES, MATHEMATIQUES ET DE L’INFORMATION POUR L’INGENIEUR
Discipline
PHYSIQUE
par
Nicolas RIVIERE
sujet de la thèse
CONTRIBUTION DE LA POLARISATION A L'ETUDE DE MILIEUX DIFFUSANTS
PEU DENSES OU OPTIQUEMENT EPAIS
soutenue le 8 septembre 2006 devant la commission d'examen
Mme Dominique Baillis, MM. Xavier Briottet, Giovannini Hugues,
Gérard Gréhan, Laurent Hespel et Gérard Jeandel
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Résumé
La prédiction des propriétés radiatives des milieux diffusants peu denses et la détermination des BRDF-BTDF des milieux optiquement épais nécessitent une bonne estimation des paramètres microphysiques tels que la granulométrie des diffuseurs. Pour favoriser la caractérisation de ces milieux, l’objectif est d’introduire des données polarisées dans le schéma d’identification de l’épaisseur optique, de l’albédo et de la matrice de Mueller. Les codes 1D (par adding-doubling) et 3D (Monte Carlo) ainsi développés permettent de résoudre l’équation du transfert radiatif polarisé (ETRP). La stratégie d’optimisation est déduite d’une étude de sensibilité : l’épaisseur optique, l’albédo et les paramètres décrivant la matrice de Mueller sont identifiés par des méthodes d’optimisation récursives. Après une validation numérique de ces concepts, une validation expérimentale est proposée sur des milieux de référence en utilisant le banc MELOPEE spécialement développé pour cette étude.
Mots clés
Diffusion de la lumière polarisée, équation du transfert radiatif polarisé (ETRP), méthode d'adding-doubling, identification des paramètres, méthodes d'optimisation
Abstract
Contribution of polarization to the study of low-density or optically thick scattering media
Predicting the radiative properties of diluted scattering media and determining the BRDF-BTDF for dense scattering media require a good estimation of microphysical parameters such as particle size distribution. Polarized light scattering bears information that can favor the characterization of these media. Our study aims to introduce polarized data into the optimization scheme to find the optical thickness, the albedo, and the Mueller matrix. Direct 1D codes (adding-doubling) and 3D codes (Monte Carlo) have been developed to solve the polarized radiative transfer equation (VRTE). After a study of sensitivity, we adopt the inversion strategy. The optical thickness, albedo and others parameters which describe the Mueller matrix are identified recursively and coupled by optimization methods. The particle size distribution is then extracted from the Mueller matrix. After numerical validation of this concept, an experimental validation is conducted on reference media, using a specifically developed system (MELOPEE bench).
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