M8激光雷达回波的非接触式发射率三维分布测量方法

针对目前发射率测量方法只是对某一单一物质进行接触式测量,难以获得复杂目标的发射率三维分布问题,提出一种基于M8激光雷达回波的非接触式发射率三维分布测量方法。首先基于激光雷达传输距离方程分析回波强度特性,通过M8激光雷达对95%标准漫反射板进行扫描,叠加多帧单线点云,得到具有反射光谱特性的雷达强度三维点云像;运用分段多项式模型拟合距离-强度及入射角-强度之间的关系,基于得到的分段多项式模型校正距离和入射角度影响下的回波强度,使不同距离与入射角情况下所测回波强度能够真实地反映目标的反射光谱特性,校正结果显示,标准漫反射板回波强度变异系数分别从0.267 6和0.343 8降低到了0.042 0和0.041 2,回波强度一致性分别提高了84.31%和88.02%,使雷达所测得强度值能直接反映目标材料的反射光谱特性,验证了强度校正模型的有效性;最后基于得到的分段多项式校正模型对带有反射率真值贴片的缩比卫星模型雷达强度三维点云像进行强度校正,利用校正后的回波强度的反射光谱特性,计算出目标表面的反射率,运用反射法进一步推导其发射率,得到缩比卫星模型发射率的三维分布,三组卫星模型表面贴片的发射率平均...     

典型粗糙表面激光后向散射特性实验

对现有的粗糙度比较样块和其他典型粗糙目标进行了后向光散射特性的实验。实验结果表明,当入射光为632.8 nm波长时,随着入射角的增大,不同的被测目标的散射强度变化得比较明显。如果被测目标的表面斜率均方根比较接近,可以发现它们整体的散射光强度变化趋势几乎一样,而且它们的偏振度也相差不大。表面斜率很小的被测目标,相对其他被测目标,其散射光光强明显大很多,其偏振度也是最大的,说明相对光滑的表面探测到的后向散射光强度比相对粗糙表面探测到的散射光强度大得多。文中关于典型粗糙表面后向散射偏振特性的研究结果对于探讨进行目标识别的理论及应用方面有一定的价值。     

粗糙海面后向散射增强效应研究

针对粗糙表面散射的后向散射增强现象,采用锥形波束入射的矩量法定量计算了高斯、分形和限带粗糙海面模型的后向散射增强效应,研究了高斯和分形模型的波形参数和表面尺寸的匹配问题,分析了三种模型在不同入射角下散射增强的角宽度,比较了不同风速、不同粗糙度和不同分维数下散射增强的峰值和角宽度。     

粗糙表面反射偏振特性的研究进展

不同粗糙表面反射偏振特性的明显差异为目标探测与识别奠定了基础，其研究受到不同领域的广泛重视。基于粗糙表面反射原理和反射偏振理论模型，对粗糙表面反射偏振特性的研究进展进行了深入且详尽的归纳与总结。对粗糙表面反射光偏振特性与入射角度、入射光波长、表面粗糙度等属性之间的关系进行了对比分析，并在此基础上对粗糙表面反射偏振特性的应用前景作出了阐述。最后，针对粗糙表面反射偏振研究目前存在的问题与未来发展给出了思考。     

关于减小激光雷达截面方法的几点分析

用矢量微扰动理论一阶解分析减小目标后向散射系数的方法。表明降低表面粗糙度并采用大块面外形结构以增大可能的入射角可大大降低回波强度;在目标表面形成取向性的条纹状起伏时,散射分布也具有取向性,这种方法可以高效率地产生激光隐身效果;尽量减小目标的奇数次后向散射,可以有效地回避相干激光雷达的探测。主要结论都作了实验验证。     

表面粗糙度对太赫兹反射测量的影响

材料表面粗糙度会影响太赫兹无损检测结果。当材料表面粗糙度在微波区可以忽略不计时,在波长更短的太赫兹频段则需要考虑在内。研究讨论了在太赫兹频率下粗糙表面散射对反射谱的影响。通过考虑单个样品的反射模型,利用基尔霍夫近似可以将粗糙表面的反射信号与光滑表面的反射信号进行关联。此外,采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统对不同粗糙度的葡萄糖片进行了测量,并对其反射光谱进行了分析。反射光谱结果表明,由于表面粗糙度引起的漫散射减弱了接收端反射光谱的强度。为了减小粗糙度对光谱的影响,提出了一种能恢复光谱功率的补偿方法。在0.5 THz和1 THz时,具有360目粗糙度规格样品的功率谱分别增加了约3 dB和9 dB。因此,可以认为所提出的粗糙表面光谱补偿方法在未来太赫兹无损检测技术的发展中具有一个特定的参考价值。     

金属目标表面温度场对后向散射偏振结构的影响

文章采用基尔霍夫法和微扰法,探讨了表面为大粗糙度表面和微粗糙表面两种情况 下,入射角、金属目标表面温度场对后向散射偏振结构的影响。根据现有条件设计了实验装置,并用该装置测量了部分实验数据,相关结论对激光探测等领域的研究具有一定的参考价值。     

基于椭偏角成像的识别伪装目标方法

偏振度的测量对反射辐射强度有一定的要求,反射辐射强度较低时,不同材料之间偏振度差别不明显,且线偏振度受探测角和表面粗糙度影响较大,以相同探测角探测粗糙度类似的目标时难以对目标从偏振度上区分。通过分析影响电磁波在物质表面反射辐射的振幅与相位因素,研究了其偏振特性,提出在线偏振光入射条件下,通过对反射辐射椭偏角成像,直接或间接辅助识别伪装目标的方法。建立椭偏角与复折射率、入射角之间的函数模型,并通过软件仿真验证模型的正确性。文章为基于探测偏振信息进行伪装识别的方法提供一种新思路。     

频域滤波抑制海水后向散射的带宽研究

在激光雷达探测海水水下目标的应用中,基于频域滤波的信号处理技术可以抑制海水后向散射噪声.其中接收系统中滤波器带宽的大小不仅对后向散射起到抑制作用,而且对目标信号产生抑制作用.为了确定带宽取值范围,分析了调制脉冲激光雷达探测信号水下传输模型,研究了海水后向散射信号以及目标反射信号的频域特性.通过对接收信号在频域上进行仿真,归纳出接收系统滤波器带宽的最优设计方法.该研究结果为系统达到最佳信噪比奠定理论基础.     

土壤偏振光谱二向反射影响研究

实验测量了土壤在400～720 nm内的光谱二向反射分布函数(BRDF),并分析了偏振BRDF强度分量与实验观测角及波长的关系.由于Hapke模型能很好地描述入射辐射与地物之间的相互作用过程,利用Hapke二向反射模型实现土壤在可见光波段的BRDF强度分量建模.通过比较模型预测值与实验观测值可以看出,所采用的强度模型能...     

钛合金粗糙表面的偏振光及变温BRDF特性

基于红外光谱椭偏仪测得钛合金TC4在298~773 K范围的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法对钛合金随机粗糙表面的双向反射分布函数(BRDF)进行了研究.分析了不同表面粗糙度、入射光偏振态及温度对钛合金表面BRDF分布的影响.结果表明:偏振光入射下钛合金的BRDF分布随入射角度及表面粗糙度的变化趋势与非偏振光相同;入射平面内粗糙钛合金表面的BRDF随光源偏振态变化与光滑平板具有相同趋势;TE波入射时的BRDF反射峰值大于TM波入射;钛合金粗糙表面的BRDF镜反射峰值随温度升高有下降趋势;在所研究的温度范围内(298~773 K),峰值变化在10.2%以内,温度变化对TM波下钛合金BRDF分布特性的影响大于TE波,且在入射角度增大时影响增大.     

二维粗糙面两束波束散射特性研究

基于Kirchhoff近似,推导两束波束散射强度相关系数的表达式,数值计算漫射强度及散射强度相关系数随角度差、相关长度及粗糙度变化情况。结果表明:散射角对粗糙表面相干散射强度与光滑表面相干散射强度的比值有影响,当两束波束的入射角、方位角均相等,意味着两束波束相互重合且散射强度比值为单波束比值的四倍;当两束波束的入射角、方位角中有一个角度不相等,由散射场干扰效应的影响,相干散射强度比值都会减小。相关长度的变化与漫射强度和散射强度相关系数均成正比;随着入射角度差增大,漫射强度的后向散射效应增强,且散射强度相关系数变小,说明两束波束的干扰越严重;随着散射角的增大,总散射强度受干扰项散射强度影响较大,则后向散射效应增强。     

无合作目标测量中目标表面后向散射特性的实验研究

设计并搭建了半球空间内收发同轴的目标表面后向散射特性测量系统,以1 550 nm线偏振、窄线宽激光为光源,在0°~±60°入射角度范围内,通过对具有不同表面微观形貌(研磨、立铣和平铣加工表面)的典型粗糙度比较样块进行后向散射特性的测量,探讨了入射光偏振方向、入射方位角、入射角和表面微观形貌的变化对后向散射特性的影响,分析了这些影响产生的原因,并分析了后向散射场偏振特性的变化。结果表明这些影响因子均对表面后向散射特性产生规律性影响,既有共性规律,也有个性规律.其中,表面微观形貌又决定着入射方位角、入射角等变量变化时对后向散射场能量分布及偏振性质的改变所产生的影响。这一结果为无合作目标测量领域及其他表面测量特性研究领域提供参考及应用价值。     

圆锥后向激光雷达散射截面非相干分量的理论研究

本文根据粗糙表面的电磁散射理论计算了圆锥的后向激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）的非相干分量，分析了其随表面粗糙度的变化规律，并对非相干分量的概念进行了较为详细的阐述，希望能对外场全尺寸目标测量及实验室缩比模型的ＬＲＣＳ测量研究，提供一定的参考依据。     

高光谱遥感大气辐射校正技术的研究

为满足高光谱遥感图像定量化解译的需求,针对现有大气校正方法面临的大气参数不同步问题,对基于大气参数空间同步获取的大气辐射校正技术进行了研究。首先总结了利用卫星搭载专用大气辐射校正载荷,同步提供大气校正参数与地表反射特性的方法,从根本上解决辐射传输模型中的大气参数难以同步获取的问题。其次结合国外在轨运行的高光谱遥感卫星的调研结果,在大气校正载荷的设计—尤其是谱段选择和优化方面对载荷系统的方案特点和技术指标进行了归纳。并选取EO-1 Hyperion高光谱遥感图像进行了大气校正,从校正前后图像的视觉效果、光谱特性、典型地物的分类识别效果三方面分析了大气校正对高光谱遥感定量化应用性能的提升。最后对大气辐射校正技术的发展前景进行展望。     

圆锥后向激光雷达散射截面大相干分量的理论研究

本文根据粗糙表面的电磁散射理论计算了圆锥的后向激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）的非相干分量，分析了其随表面粗糙度的变化规律，并对非相干分量的概念进行了较为详细的阐述，希望能对外场全尺寸目标测量及实验室缩比模型的ＬＲＣＳＩ测量研究，提供一定的参考依据。     

三类新型随机粗糙面模型的快速散射特性分析

基于表面粗糙度对雷达目标电磁散射特性的影响,为真实地模拟实际自然场境,提出了三类粗糙环境中表面粗糙度不同的新型分区域复合随机粗糙面模型.采用在同一粗糙面上使用不同均方根高度和相关长度的方法进行建模,替代了传统的单一谱函数模型.应用稀疏矩阵平面迭代/规范网格法快速计算了此三类新型随机粗糙面模型的电磁散射特性,重点分析了不同表面粗糙度模型对于环境电磁散射特性的影响,为研究、分析和探测符合实际自然环境的地形、地貌提供了理论依据.     

大粗糙度表面激光散射特性实验研究

本文利用激光散射自动测量系统,对经喷丸处理后的钢基粗糙表面及其喷漆表面的后向激光雷达散射截面(LRCS)进行了测量。测量波长分别为λ=633nm和λ=904nm.在λ=904nm,利用粗糙面电磁散射理论的基尔霍夫方法对上述样片进行了理论计算,其中将粗糙表面视为双尺度模型,根据驻留相位法和标量近似法理论计算双尺度模型随机粗糙表面的散射强度角分布,其理论值与实验测量结果有较好的吻合。     

基于多项式模型的TLS激光强度值改正

从激光雷达测距方程出发,根据扫描仪的辐射机制,运用多项式模型拟合激光强度值与接收功率之间的关系。由于系统参数与目标反射率未知,接收功率无法获取,所以通过激光入射角的余弦与激光测距值平方的组合,构造新变量,实现目标反射率与扫描几何因素的分离,根据多项式模型建立激光强度值与新变量之间的模型关系。定义了标准测距值与标准入射角,分析残差特性,对激光强度中的距离和入射角效应进行改正。通过实验进行验证分析。实验结果表明:该方法能有效地去除由距离和入射角引起的强度偏差,精确地对激光强度值进行改正。     

基于环境星CCD数据的山区大气校正研究

山区地形崎岖，高程变化较大，遥感影像地形效应明显，地物的光谱特征容易受到干扰，导致在分类过程中对遥感影像出现误分，不利于遥感信息的提取。基于辐射传输原理，利用Python开发了针对山区的大气校正算法。所提算法充分考虑了太阳直接辐射、天空散射辐射及邻近地表反射辐射对卫星入瞳处目标辐亮度的影响，可以有效地消除地形阴影的影响。利用所提算法，结合数字高程模型（DEM），对环境减灾二号01组卫星的CCD传感器的山区数据进行大气校正研究。分析结果表明：校正后的图像地形效应减弱，图像质量得到了明显的改善，反演得到的地表反射率与实地测量的地物光谱数据比较吻合，为进一步开展定量遥感研究提供了数据质量保障。