可见光波段气溶胶标高的实验研究

大气气溶胶对大气辐射和光传播具有重要影响,而标高是反映气溶胶高度分布特征的关键参量。利用连续光谱的太阳辐射计和前向散射能见度仪,测量了大气柱光学特性以及近地面层的大气水平消光系数,获得了可见光波段的大气气溶胶标高的变化特征：随着波长值的增加,气溶胶标高减小;对于实验当地的情况,一般冬季气溶胶标高要大于夏季的气溶胶标高。     

激光在湍流大气中的光强起伏与光斑统计特征

我们系统地研究了激光在湍流大气中的光强起伏与光斑统计特征。对数光强起伏的概率密度分布在弱起伏传播条件下大都接近于正态分布，其偏斜度一般为负，陡峭度一般为正。用五线段拟合法确定对数光强起伏频谱的无标度区间的标度指数，该标度指数在一天中变化很大，大部分情况下与局地均匀各向同性湍流介质中的传播理论结果不符。在可靠地确定CCD背景信号的基础上，测量了湍流大气中的光斑，从数值运算和实验测量两方面分析了被湍流大气退化的光斑的形变特征，引入了适合工程应用的的描述方法。     

海雾对3～5μm和8～14μm红外辐射的衰减特性

分析了Khrgian-Mazin模型描述雾的粒度谱分布的可靠性,利用该模型和米氏散射理论计算了世界上典型地区的海雾对3～5μm和8～14μm大气窗红外辐射的衰减,并将计算结果和红外波段内的10.6μm激光辐射在雾中衰减的实测结果相比较,得出了两个大气窗内海雾对红外辐射展减的一般规律.     

图像引导滤波的局部多尺度Retinex算法

Retinex算法是一种用于消除由光照变化给图像所带来的负面影响的图像增强算法。该算法的求解通常需要基于入射分量分段光滑的假设,利用正则化的方法迭代求解,计算效率低。文中基于一项最近提出的研究——"图像引导滤波",提出一种非迭代的Retinex算法框架。基于反射分量也满足分段光滑的假设,采用两次图像引导滤波克服了图像噪声所带来的影响。然后在基于小波变换域图像融合策略的基础上,提出基于图像引导滤波的多尺度Retinex算法,实现图像细节增强与颜色保真之间的平衡。实验结果表明,与各种算法相比,该算法在克服噪声、细节增强和颜色保真方面能够取得更好的效果。     

近地面水平方向天空散射光偏振方向研究

对于户外光电成像系统,天空散射光是成像质量下降的一个重要因素。天空散射光偏振特性的研究对于抑制散射光的影响、提高图像对比度具有重要意义。基于偏振图像中信息的提取,从对图像对比度的分析出发,定性地研究了在不同能见度条件下近地面水平方向天空散射光的偏振方向特征,分析了散射角和散射平面方向对天空散射光偏振方向的影响。结果表明,对于能见度好的晴朗天气,天空散射光偏振方向明显,随着能见度条件逐渐变差,偏振方向渐渐变得不明显。但除了能见度非常差(小于5 km)的情况,不同能见度条件下的偏振方向特征是比较稳定的,偏振方向基本保持了清洁大气状况下Rayleigh散射偏振的特性。     

大气光学湍流对光电探测器性能的影响

采用激光闪烁仪和超声风速计对沿海某地冬、夏季的大气光学湍流和风速进行了较长时期的测量,得到了其平均的统计特征。并据此分析了大气折射率结构常数的累积出现概率为50%和90%时大气湍流对光电探测器性能的影响。结果表明:(1)对于水平传输,大气湍流对短波和中波红外成像系统的影响随着传输距离或湍流强度的增加而超过系统的衍射受限占主要地位,对长波红外告警系统的影响可以忽略。(2)对于斜程传输,大气湍流的影响随天顶角的增加而增加,在天顶角小于60°的情况下,大气湍流对系统性能影响的变化不超过45%;而在天顶角超过60°之后,大气湍流的影响迅速增加,其影响最大可以超过3倍。     

有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性

利用离散偶极子近似法和Bruggeman有效介质理论,研究了含有黑碳和硫酸盐两种成分的内混合致密气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1~25 时的光学特性,并通过分析比较两种算法计算光学特性的差别研究了有效介质理论对致密内混合粒子光散射的适用性。对单分散系,有效介质理论在瑞利散射区具有较好的适用性,能较好地被用来近似计算内混合粒子的消光、吸收、散射、后向散射效率因子、不对称因子、消光后向散射比和单次散射反照率,相对偏差皆在7%以内;而有效介质理论在米散射区的适用性较差,相对偏差最大可分别达到25%、88%、66%、5 000%、42%、1 100%和47%,但当内混合体所含的内核较小（体积比1%以内）时仍可以近似使用。在粒子尺度参数大于4 时,有效介质理论基本上会低估散射效率因子,却会高估吸收效率因子和不对称因子。而对多分散系,有效介质理论能近似用来计算各光学参量,相对偏差在9%以内。     

实际大气中激光闪烁效应的实验观测

就实际大气中激光闪烁效应的观测实验系统及实验结果，分析了背景与探测器件本身噪声以及探测器件饱和效应对实验结果精度的影响。     

高斯光束圆环衍射与光学系统质量评价

根据任意波型的光波的小孔衍射公式计算了高斯光束圆环衍射的光强分布与环围功率分布;分析了以平面波的圆孔衍射分析激光发射光学系统的光学质量所造成的误差。指出:正确地评价光学系统的质量,必须考虑入射波型和光学系统的具体结构。     

一次大雪后大气气溶胶变化个例分析

2008年1月10日至2月2日我国发生了大范围持续性低温雨雪冰冻极端天气灾害,在1月29～31日雨雪已止、天气转晴的三天内,于合肥地区进行多种大气参数包括温度、相对湿度、风速、湍流折射率结构常数、气溶胶粒子谱分布、数浓度、散射系数和吸收系数等的连续观测,获得一批与冬季常规观测明显不同的实验结果.给出了这一个例中大气气溶...