基于LRO Diviner数据的月球虹湾地区表面亮温时空分布

Diviner在7年多的运行时间内,共获得了超过3.3×1011个辐射亮度测量值.这些数据除了具有的推扫性、条带性和少量的"坏点线"与"故障"等特征外,在一个月球日内呈现白天正午前后和整个夜晚亮温值变化幅度相对均匀,上下午尤其是日出和日落前后亮温值变化剧烈的规律.利用昼夜分段亮温拟合模型,结合数值模拟、奇异值剔除、分段拟合和纬向校正等方法获得了虹湾地区6个时刻的高分辨率和高覆盖度的亮温分布.结果表明,白天的亮温与太阳辐射通量值计算的温度值相接近,敏感于地形起伏、物质混合和通道光度计特性等因素,最高和最低亮温分别出现在朝向赤道方向的山坡和落差最大的撞击坑中心位置;夜晚的亮温敏感于视场内物质的热物理属性差异,变化幅度由上半夜的相对剧烈逐渐过渡到下半夜的趋于均匀.文章揭示了月表热能量交换规律,解释了复杂和异常月表热红外环境的本质,提供了一个关于无大气星体的风化层如何存储热红外辐射能量以及与空间环境进行能量交换的新视角.     

热红外发射率光谱的野外测量方法与土壤热红外发射率特性研究

基于光谱平滑的温度／发射率迭代算法，提出热红外发射率光谱的野外测量与反演方法；分析了不同组分、粒径及含水量土壤的热红外发射率变化规律。结果表明，在8～9．5μm波长范围内土壤的发射率随SiO2含量的增加而降低，随含H2O量的增加而增大；在11～13μm波长范围内土壤的发射率基本保持不变，基于此分析结果，提出利用热红外光谱数据反演土壤含沙量和含水量的方法。     

林地型伪装网热红外发射率取值分析

在晴朗无风的白天及夜间考察了不同发射率伪装网装饰布（热红外发射率从0.63~0.94)与樟树树冠的辐射温差,并参照可见光变形迷彩设计理论分析了林地型伪装网中间色斑块的发射率取值范围。实验表明,传统林地型伪装网在热红外波段不能满足昼夜与林地背景融合的要求。林地型伪装网要满足强日照下热红外伪装的要求,中间色斑块的发射率必须小于0.63;要满足夜间热红外伪装的要求,中间色斑块的发射率不小于0.83。综合采用发射率可变涂料、降低太阳能吸收率、增强网面对流换热等技术手段可改善林地型伪装网与背景的昼夜兼容能力。     

红外涂层发射率的理论研究

通过机理研究,改进了国外现有的场和物质颗粒相互作用的理论模型,建立了计算涂层红外发射率的新理论模型,并研制出红外涂层计算机辅助设计软件,利用该软件对物质颗粒典型参数进行了数值模拟,给出了较好的结果。     

基于订正ALPHA差值谱的热红外温度与发射率分离算法

与可见光遥感不同,热红外传感器测得的辐射亮度值是温度和发射率的函数,因此,对于热红外遥感,温度和发射率的分离是一个关键问题？本研究从普朗克方程的维恩近似出发,定义并推导出与温度无关的ALPHA差值谱,并进一步提出消除维思近似影响的修正项．以此为基础,在不考虑大气下行辐射影响的条件下,借鉴ALPHA导出发射率法和ASTERTES算法的优点,提出一个新的发射率温度分离算法．与现有发射率温度分离算法相比,该算法的优点是原理清楚,流程简单,求解速度快,结果精度高,并且适用的温度和下垫面范围宽．     

低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究

采用热管技术研制了材料发射率谱的专用测量附件;利用双温测量技术,在P-E983型红外分光光度计及3600型数据站上进行了较低温度下低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究.实测了几种材料的发射率谱;讨论了影响测量误差的诸因素.     

高发射率红外涂层的研究

在以SiO_2和Al_2O_3为主要成分的原料中掺过渡金属氧化物,通过高温热处理制备成全发射率达0.93的红外辐射涂料。用X射线衍射及扫描电子显微镜研究了涂层的辐射机理。     

红外发射率调制技术研究

物体红外发射率的调制具有广泛的应用前景.从理论上研究了红外发射率的调制机理,给出了三种调制发射率的技术途径:机械式、半导体载流子调制和电化学式.机械式发射率调制技术是利用不同发射率的材料组合来进行调制,通过调整不同材料在表面所占比例来调整发射率.半导体材料可通过调制PN结中的自由电子浓度实现红外发射率的调节.电化学式调制可通过多层薄膜实现.通过电场控制器件中变发射率薄膜层的离子和电子浓度,实现器件红外发射率的调制.     

低发射率材料红外隐身效果研究

为了探究Al-Sr10具有低光泽属性的本质,对该材料进行X射线衍射、X射线能量色散谱、面扫元素分析、8~14 μm红外发射率、光泽度及400~760 nm可见光反射率测试。并采用高能球磨法制备该颜填料,通过扫描电子显微镜等手段探究Al-Sr10颜填料的组分、形态和光学性能随球磨时间的变化。结果表明,Al-Sr10表面易氧化形成灰黑色氧化锶,以及固溶体中的锶元素产生等离激元效应共同作用导致材料消光;Al-Sr10颜填料的物相不会随球磨时间变化,在一定时间内,材料的片状化程度、发射率和光泽度性能随时间的延长得到改善,其中球磨15 h后的颜填料其片状化程度高,发射率低至0.123,光泽度低至3.8。     

基于尺度奇异值变换的红外图像目标特征提取方法研究

对实际空中红外图像目标的大小、方向等变化的情况,基于奇异值分解变换的特征向量稳定性不好。为解决这一技术难题,文中提出了基于尺度奇异值变换的红外图像目标特征提取方法,实验表明该方法提取的目标矩阵的奇异值特征向量具有较好的稳定性,对图像的平移、旋转和比例变化具有良好的不变性,是一种实用的特征提取方法。     

基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.     

An improved RANSAC based on the scale variation homogeneity

For random sample consensus (RANSAC) method, high levels of contamination may slow down its convergence and impede the acquisition of the optimal model. In this paper, an improved RANSAC algorithm based on SIFT matches is proposed, which could provide robust performance in high levels of contamination and with low computational complexity. The improved RANSAC algorithm is particularly tailored to planar homography, by appropriately exploring feature scales. Firstly, a new feature scale constraint, i.e., the scale variation homogeneity (SVH), is proposed by exploiting the fact that the feature scale ratio of a correct match is approximate to the actual scale variation of two matched images. As a result, the potential correct and false matches can be effectively determined by SVH. Secondly, each model is scored by the number of partial identified false matches instead of all correct matches, which will speed up the evaluation process. Finally, fast converge can be obtained by adaptive selection of the test set for determining termination criterion according to the levels of contamination. Experimental results have demonstrated that the proposed SVH-RANSAC algorithm can perform very well even in the scenario of 90% contamination level. The number of iterations could be decreased by at least 35% and computational complexity for the evaluation procedure could be decreased by at least 2.5% compared with the LO⁺-RANSAC.     

基于热腔反射法测量黑体空腔发射率

黑体空腔的有效光谱发射率高精度评价是制约辐 射测温及光学辐射测量标准性能提升的瓶颈。本文 基于热腔反射法,建立了一种高精度测量黑体空腔有效光谱发射率的实验系统。通过比较测 量标准样品和 黑体空腔对双温光阑的光谱辐射亮度的反射,高精度获取黑体空腔的反射率,进而基于Kirc hhoff定律获 得发射率。利用该系统对于温度范围在30 ℃～80 ℃之间空腔的法向有效发射率开展了实验研究,结果表明 空腔法向发射率优于0.999,测量结果的统计 标准偏差优于0.016%。实验结果与Monte Carlo模拟结果的一致性优 于0.04%,验证了测量系统的可靠性。     

卫星影像在热红外场景仿真中的应用

针对早期热红外场景模拟基于机载热像仪图像或随机产生场景的情况,提出针对高分辨率卫星图像进行热红外场景模拟的方法。基于高分辨率卫星图像,采用ISODATA法进行非监督分类,得到土地分类专题图,通过地物光谱数据库获得场景地物温度及发射率,以及大气辐射传输软件MODTRAN对其进行大气修正,从而获得地面场景辐亮度图像。场景仿真结果表明：利用高分辨率卫星图像进行热红外场景模拟是一种全新而有益的尝试,对伪装效果检验等相关研究工作具有一定的参考价值。     

低红外发射率黏合剂聚异戊二烯/丙烯腈的制备研究

以异戊二烯(IP)、丙烯腈(AN)为共聚单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联单体、十二烷基硫酸钠(SDS)和烷基酚聚氧乙烯醚(TX-30)为复合乳化剂、过氧化羟基异丙苯(CHP)-硫酸亚铁为氧化还原引发体系,采用乳液聚合法合成了热红外隐身涂层用聚异戊二烯/丙烯腈黏合剂。采用红外光谱仪(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(ESEM)、红外发射率测试仪等对共聚物的结构和红外性能进行了表征。研究了共聚物的红外光谱,比较了共聚物和三元乙丙橡胶(EPDM)在8～14μm的红外吸收,并研究了共聚物中交联单体比例对共聚物在8～14μm波段的红外吸收和红外发射率的影响。结果表明:聚异戊二烯/丙烯腈黏合剂在8～14μm波段红外基本透明,红外发射率0.82,能应用于热红外隐身涂层。     

一种物体比辐射率测量的四次测量法及增温补偿

本文提出了测量物体比辐射率的二次照度四次测量法。根据自主研制的仪器表明该方法和设计能够测量到与照射到被测目标完全一致的热辐射源辐照度,并且能够排除传感器镜头、腔壁等的干扰。不仅提高测量精度,而且可以设计成小尺寸便携式的比辐射率测定仪。设计的1000w/m2以上的强热辐射源,大幅度提高仪器信噪比。为了补偿在强热辐射源下的被测目标的增温,提出了在非同温系统中求解比辐射率普适表达式以及补偿增温的“过程法”。从而解决了在非同温系统中温度变化造成比辐射率测量误差的瓶颈问题。三种比辐射率测量方法对比表明,本文提出的方法优于其它两种方法。     

TVS-2000红外热像仪图像信息的快速处理研究

针对ＴＶＳ－２０００红外热像仪原机配置的信息处理软件不能实现实时采集、显示、处理等缺陷，研究开发了热图像数据的快速采集、存储及处理软件技术。通过ＧＰＩＢ接口在ＰＣ机与红外热像仪之间进行通信，实现了温度数据的快速连续采集；将采集存储的温度数据在计算机屏幕上显示出来，并对其进行多种处理，以利于用户获取最关心的信息。这些分析包括静态分析和动态分析。其中静态分析可以得到热图像上任意点的温度值，任意区域内的温度分布直方图，任意水平、垂直线上的温度分布剖面及其最高、最低、平均温度值；动态分析可得到任意点在给定时间段内的温度变化走势。文中介绍的新配置系统及实现的功能和软件设计方法，对于配有ＧＰＩＢ接口的智能仪器具有普遍应用价值     

HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道交叉定标

以TERRA卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)传感器热红外通道的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法获取HJ-lB卫星红外多光谱相机(IRS)传感器热红外通道定标系数.首先,获取两个传感器的对应通道,利用MODTRAN模拟光谱响应、观测角、大气条件和温度变化对匹配因子的影响.然后确定此研究只考虑对应通道的波谱响应和地表温度差异,并计算出不同地表温度下匹配因子的变化趋势.选择7次不同时间双星同步观测青海湖区域的图像作为交叉定标数据,根据MODIS的辐射亮度和匹配因子计算出IRS传感器热红外通道的辐射亮度,最后,将得到的辐射亮度和DN值进行线性回归,获得IRS热红外通道的定标系数.将此次定标结果与HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道星上4次黑体定标结果进行比较,定标结果一致性较好.