近红外波段无烟煤表面的偏振反射与双向性反射研究

偏振反射是伴随目标双向反射产生的。为了确定无烟煤表面的偏振反射与双向反射之间的定量关系,对无烟煤表面进行了多角度偏振反射测量,并利用偏振度对偏振反射与双向反射进行了分析。研究结果表明,光线入射天顶角对偏振度的影响受粗糙程度与碳含量的控制;随着光线入射天顶角的增大,偏振度会在0°-60°范围内增加;随着无烟煤中碳含量的增加,偏振度也会变大;表面光滑的无烟煤的偏振度大于表面粗糙的无烟煤的偏振度;偏振度可以定量地将反射光中的镜面反射与漫反射分量的比例关系反映出来。通过计算偏振度可以反映出无烟煤自身的性质,也可以更详细地将偏振反射与双向反射之间的关系定量化。     

中波红外土壤含水量的光谱偏振特性

考虑到中波红外偏振遥感受大气干扰影响较弱,将其应用于土壤含水量监测具有独特的优势和重要意义。采用中波红外光谱偏振探测手段,对不同含水量的土壤表面进行了观测,结果表明,含水土壤表面自身热辐射的偏振特性很弱,其偏振特性主要是由太阳光反射所引起,并在太阳光较强的波段上,土壤表面的偏振度与土壤含水量存在单调递增关系,为土壤含水量的航空和卫星中波红外偏振遥感技术发展提供了科学依据。     

基于偏振检测技术的海面太阳耀光抑制方法

为了更好地抑制太阳耀光对海面目标探测的影响,基于偏振检测技术并结合背景水体、太阳耀光与典型海洋目标三者之间的偏振特性差异提出了一种海面太阳耀光抑制方法.分析了观测天顶角、太阳天顶角对太阳耀光背景下海面目标偏振度以及海面目标与太阳耀光背景对比度的影响,结果表明,在晴朗天气下对海面目标进行探测时,背景辐射主要受太阳辐射从海面直接反射产生的辐亮度影响.可见光波长550 nm与670 nm对太阳耀光的抑制效果无明显差异,均在53°观测天顶角附近、50°～60°太阳天顶角方向以及太阳天顶角和观测天顶角之和为106°左右时对太阳耀光的抑制效果较好.该研究对于提升海面目标与太阳耀光背景图像的对比度以及海面太阳耀光背景下的目标检测效果具有重要意义.     

岩石热辐射偏振影响因子及其交互作用研究

地物在发射电磁辐射的过程中,会表现出与其自身性质相关的偏振特性。岩石作为构成地球岩石圈的主要物质,其热辐射也存在偏振特性,并且这一偏振特性会受到诸多因素的影响。为了定量分析单一因子及其交互作用对岩石热辐射偏振度的影响,作了三因素三水平的正交实验设计,利用热红外辐射计对岩石样品的热红外偏振度进行测量,运用SPSS软件对实验数据进行处理。结果表明,岩石类别以及探测方位角均对岩石的热辐射偏振度产生极其显著的影响,而其交互作用对岩石的偏振度产生显著影响;探测天顶角对岩石的偏振度产生一定影响,而探测天顶角与其他因素的交互作用均对岩石的偏振度没有影响,该结论为岩石的热红外偏振遥感的定量研究提供了重要依据。     

三因素及其交互作用对植物叶片多角度偏振高光谱特征的影响

在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,植物叶片表面将产生与它们自身性质有关的偏振特征,完全可以作为遥感信息中有价值的信息来源.多角度对地观测能获得更为详细可靠的地面目标三维空间结构参数,使定量遥感成为可能.对植物叶片的多角度偏振高光谱探测成为定量遥感中的一种新手段.在分析植被叶片的多角度偏振高光谱特征基础之上,设计了一个3因素2水平的正交试验.通过对实验数据的方差分析发现,偏振角、入射天顶角、叶绿素以及三个因素之间的交互作用都可以对植物叶片的偏振反射产生影响,偏振角和入射天顶角对植物叶片的影响特别显著,二者的交互作用也有显著的影响.因此在今后的研究中,既要考虑单因素本身对植被叶片的偏振反射的影响,还要考虑到交互作用所起到的影响.     

不同浓度的LAS的多角度偏振反射光谱研究

本文以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为主要实验样品,利用偏振二向性反射光度计探究不同浓度的直链烷基苯磺酸盐(LAS)的偏振反射光谱特性与探测方位角、光线入射天顶角、探测天顶角、偏振角、波段间的关系,并与一种家用洗衣粉及蒸馏水的偏振反射光谱曲线作比较．结果表明,LAS溶液的浓度、观测时的几何条件和波段是影响LAS溶液偏振反射光谱特性的主要因子,而且不同LAS浓度间的偏振反射光谱特性会随着观测时的几何条件与波段的变化而出现明显差异,这为偏振遥感在环境上的应用奠定了实验基础．     

红外偏振成像系统的成像条件分析

红外偏振成像技术是未来目标搜索方法的研究热点,它对于入射角、目标表面粗糙度等条件比较敏感,为使红外偏振成像系统有效工作,有必要研究系统成像条件。研究从菲涅尔反射定理和基尔霍夫定律出发,分析了偏振产生原理;针对不同入射角、入射光强、观测波段、目标表面粗糙度、目标材质等观测因素对成像效果的影响,通过定性定量分析、数据仿真、对比实验得出结论。实验结果与之前的理论分析吻合,即当入射角越接近布儒斯特角时,反射光的线偏振程度越大,发现布儒斯特角并非红外偏振成像的最佳观测角;当光照强度越大,目标表面越光滑时,偏振度也越大。对于将偏振成像技术在目标搜索、跟瞄等领域的工程化应用有着重要的意义。     

海面油膜的偏振反射特性仿真实验

为了给海面溢油污染识别检测提供理论基础,根据菲涅尔反射公式的偏振反射系数,结合偏振双向反射率因子和粗糙海面的概率密度分布函数,建立了完善的pBRDF模型,仿真在不同太阳入射角度、不同探测器观测角度以及不同海面风速风向等条件下海水和油膜的偏振反射分布函数。结果表明:海水和油膜太阳天顶角为53°和56°时P偏振反射率分别为1.0×10^-5和2.5×10^-5,S偏振反射率随着太阳天顶角的增加而增加;海面风速越大偏振反射率峰值越小;海面风向只改变pBRDF的空间位置;海水和油膜线偏振度空间分布有明显差异。搭建实验平台相机以40°拍摄时,得出海水和油膜的线偏振度分别在0.2~0.4, 0.5~0.7之间,同时表明利用偏振探测获取目标场景的偏振度和偏振角图可提高图像质量。     

SEM模型与正交试验在多源光谱分析应用中的对比研究——以吉林西部盐碱土为例

在地物多角度偏振反射光谱的观测中,除土壤自身的理化性质外,探测时所采用的偏振角、探测天顶角等角度因子也会对地物光谱产生明显的影响。通过引入结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM),对多因素影响下的吉林西部盐碱土进行了偏振、多角度和高光谱等多源光谱分析,发现几何角度因素的影响强度大于土壤自身性质（含盐量）的影响强度。设计了三因素两水平的正交试验,并进行了分析,结果同样表明角度因素的影响更显著,即在单因子影响的分析中,偏振角、探测天顶角对所测光谱的影响要大于土壤自身含盐量的影响,而且不同因素的交互作用也会对光谱特征造成一定的影响。对SEM模型与正交试验这两种分析方法进行了对比,得出了这两种方法在光谱分析中的差异与优势。     

斜程湍流大气中部分相干平顶光束的偏振度研究

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Stokes参数法研究了部分相干平顶电磁光束在湍流大气中斜程传输的偏振度特性,不仅讨论了电磁光束同一极化方向上的偏振度以及交叉极化的偏振度,还讨论了光束阶数、天顶角、频率、接收高度等因素对偏振度的影响。数值分析结果表明:激光在湍流大气中斜程传输时通过提高接收高度可减小天顶角对偏振度的影响;光束偏振度随着光束阶数的增大而减小;在中心角频率附近,偏振度随着频率的增大而减小;与只考虑同极化的偏振度不同,考虑交叉极化的偏振度时,偏振度随着传输距离的增大,变化无界。     

东北农田区土壤的偏振高光谱反射特征及肥力分析

以东北农田区土壤的偏振高光谱反射率为研究对象,从探测天顶角、探测方位角和偏振状态等方面分析研究了土壤的反射光谱特征及其与土壤肥力的关系。结果表明,多角度测量会影响土壤的反射光谱特征,影响主要体现在偏振反射比值上。180°方位角和90°偏振测量时土壤接收的能量多,土壤的偏振反射比大。土壤的肥力与土壤的偏振反射比具有明显的相关性。土壤的肥力综合指数越大,土壤的偏振反射比越低。本实验在保证农田土壤最优的遥感观测状态下,对土壤肥力的质量做了初步判断。这为土壤的多角度偏振高光谱的深入研究提供了一定的理论与实践基础,并能为农作物平衡施肥、精准农业和土壤定量遥感的相关研究提供参考。     

四频差动激光陀螺法拉第片最佳入射角的研究

为了探究入射光偏振态对四频差动激光陀螺法拉第片最佳入射角的影响,建立四频差动激光陀螺法拉第片三光束干涉的琼斯矩阵,利用计算机进行数值计算,模拟圆偏振光和椭圆偏振光在陀螺仪内的传播方程,并通过搜索不同入射角情况下-40℃~80℃温度范围内磁圆二向色性差分损耗的振幅最小值来选取最佳入射角。结果表明,圆偏振模式下和椭圆偏振模式下法拉第片的最佳入射角有一定差别,这种差别足以影响到激光陀螺仪的测量精度,因此在安装法拉第片时应考虑入射光偏振态对其最佳入射角的影响;此外,法拉第片的最佳入射角与入射光s分量(垂直于入射面)、p分量(平行于入射面)在反射镜上的反射相位差以及反射镜的反射系数均有关。     

可见光波段的矿石多角度反射偏振特性研究

为了研究矿石的多角度偏振反射特性,采用改变光源入射角和探测角的方法,测量矿石在可见光波段的反射偏振光谱,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,矿石的偏振度在可见光波段受波长影响较小,偏振度大小稳定,而入射角和探测角对矿石的偏振度光谱影响显著;随着入射角和探测角的增大,矿石均表现出先增大后减小的趋势,最大值出现在布儒斯特角附近;当入射角和探测角在55°~65°范围变化时,矿石偏振度差异显著,其中因组成颗粒较小结晶程度较高的玉髓偏振特性最强,而非晶质结构的蛋白石偏振特性最弱。该研究利用偏振度对矿石进行鉴别和分类,具有一定的可实行性,这为矿石检测提供了新的途径。     

微角分束偏光棱镜分束角的特性研究

为了了解微角分束偏光棱镜的分束特性,根据冰洲石晶体的光学性质以及光在棱镜入射与出射介面和棱镜中的传播方向,在光正入射的条件下,分析了棱镜的分束角随工作波长的变化关系; 在工作波长一定的条件下,分析了入射角对棱镜分束角大小的影响及规律; 设计了实验,对制作的棱镜样品进行了实验测试。结果表明,微角分束偏光棱镜的分束角随工作波长而变,且波长越短,分束角越大; 在棱镜的主截面内,入射角由-20°~20°变化时,分束角呈非线性由小变大。这一结果对于微角分束偏光棱镜的设计和使用具有实际价值。     

有耗表面反射波的极化特性研究

文中对有耗媒质界面反射波的极化特性进行了较详细的分析与计算，指出此时反射波的极化与入射波的极化是不同的，给出这种变极化特性随媒质参数及入射角的各种关系曲线，这些曲线对分析雷达目标的散射极化特性是很有意义的。     

高光谱多角度偏振信息反演盐水密度最佳波段

利用折射率可以建立偏振度与液体密度之间的函数关系.以不同浓度的盐水为例,通过USB2000光谱仪测得高光谱偏振信息并计算其密度,发现在不同入射角度计算不同浓度的盐水密度的最佳波段不同,在最佳波段范围内计算的盐水密度精度高.当入射角趋近布儒斯特角时最佳波段范围变宽,可以满足现今遥感技术的要求.该研究结果为遥感技术在监测水体密度方面提供了新的科学依据.     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.