A review of models for scattering from rough surfaces

I denna rapport redovisas resultat från en litteraturstudie med syfte att ge en översikt över modeller för spridning av ljus i IR, visuellt och UV mot stokastiska skrovliga ytor. Litteraturstudien har utförts för applikationer inom optiska signaturer och signaturanpassningsteknik. Litteraturstudien fokuserar på modeller för beräkning av "bidirectional reflectance distribution function" (BRDF), vilken är en viktig indata-parameter i t.ex. koder för simulering av IR-signaturer. Inverkan av ytstrukturens skrovlighet på optiska signaturer kan därför studeras med dessa spridningsmodeller. Vi har i huvudsak studerat fyra analytiska (approximativa) metoder för beräkning av spridning mot skrovliga ytor. Dessa metoder är bland de vanligast förekommande i litteraturen. De fyra metoderna är: Kirchhoffs metod (approximation), Perturbationsmetoder, Integralekvationsmetoder (IEM) och "The Small Slope Approximation" (SSA). Av dessa metoder har IEM och SSA de största giltighetsområdena men de är också mer komplexa och därmed svårare att implementera. Litteraturstudien visar också att alla dessa modeller har svårighet att korrekt modellera spridning vid strykande infall. Ytterligare en begränsning är att metodernas slututtryck härletts endast för ytor med gaussisk höjdfördelning. Relativt få jämförelser mellan modeller och mätningar har hittats i litteraturen. Sådana jämförelser är av stor vikt vid användning av dessa modeller i signaturmodellering. En viktig slutsats från föreliggande studie är alltså att modellerna bör implementeras, jämföras inbördes och valideras mot mätdata av signaturmaterial.