Identifying illumination conditions most suitable for attitude detection in light curves of simple geometries

Abstract

El objetivo de este documento es identificar las condiciones de iluminación que maximicen las diferencias que pueden medirse entre las curvas de luz de un objeto resultantes de su estado de actitud. Esto es relevante para las técnicas de determinación de actitud que utilizan datos de curvas de luz, y es valioso para el diseño de estrategias de observación que maximicen la información contenida en las curvas de luz.

Para este propósito, se generaron curvas de luz sintéticas para varios estados de actitud, geometrías de objetos y configuraciones de iluminación. Las curvas de luz se generaron mediante la aplicación de una Función de Distribución Bidireccional de Reflectancia (BRDF) a una geometría de objeto facetado. Las diferencias entre las curvas de luz se cuantificaron utilizando un Error Cuadrático Medio (RMSE, por sus siglas en inglés).

Los resultados mostraron que, dependiendo del modelo de reflexión, la geometría del objeto y el estado de actitud, existían condiciones de iluminación particulares que conducían al mayor RMSE entre diferentes estados de actitud. En la mayoría de los casos, aumentar el ángulo de fase aumentó el RMSE entre las curvas de luz resultantes de diferentes estados de actitud. El RMSE máximo ocurrió cuando el vector de iluminación estaba alineado con el vector de rotación o desplazado de él por 90 grados. Se concluye que caracterizar el movimiento rotacional de un objeto a partir de sus datos de brillo se realiza mejor utilizando múltiples observaciones. Estas observaciones deben construirse de manera que maximicen la diferencia en la geometría de iluminación. Una forma de lograr esto sería utilizar observaciones de múltiples observatorios con una variedad diversa de ubicaciones geográficas.