Contribution de la polarisation à l’étude de milieux diffusants peu denses ou optiquement épais

par Nicolas Rivière

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gérard Gréhan.

Soutenue en 2006

à Rouen .

mots clés

• Equation du transfert radiatif polarisé (ERTP)
• Méthode d’adding-doubling
• Méthodes d’optimisation
• Polarisation (lumière)
• Lumière -- Diffusion
• Estimation de paramètres

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 (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 l’étude.

Titre traduit

Contribution of polarization to the study of low-density or optically thick scattering media

Résumé

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 (PSD). 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 (OT), the albedo, and the Mueller matrix (M). 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 OT, albedo and others parameters which describe the M matrix are identified recursively and coupled by optimization methods. The PSD is then extracted from the M matrix. After numerical validation of this concept, an experimental validation is conducted on reference media, using a specifically developed system (MELOPEE bench).