基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现

设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布,通过自动调节进光量扩大CCD测温范围,利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带来的测温误差,构建辐射能衰减补偿器对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。对工业现场进行测试,最大绝对误差为13.6 K,最大相对误差为1.42%,平均每幅辐射图像计算时间为0.127 s。测试结果表明,该测量仪具有较高的精确性和可靠度,符合工业生产对高温检测的要求。     

利用红外热像仪进行物体表面波段法向发射率测量

辐射测温法以其响应速度快、测温范围广的特点得到广泛应用,发射率是影响辐射测温精度的主要参数.实际条件中,不同物体、相同物体不同表面温度及表面状况其发射率是不同的.为获得实际物体的表面波段法向发射率,提高测温精度,采用红外热像仪对其进行测量.在介绍红外热像仪测温原理的基础上,通过分析得出红外热像仪测量发射率的方法.由于红外热像仪探测器、工作波段和测温范围的不同,发射率计算公式中n值也是不同的,对应用的红外热像仪在不同测温范围内的n值进行了计算.应用红外热像仪和比色测温仪对高温陶瓷表面波段法向发射率进行了测量,并对其进行了验证.实验结果表明该方法测得的表面波段法向发射率是可靠的,其修正后测温误差小于1%.     

光谱发射率测量技术的适用性

本文主要讨论光谱发射率测量技术的适用性,以得出与辐射测温有关的发射率数据。文中还提出了一种混合测量技术,并结合实例予以说明,从而指出了这种技术的优越性。     

CCD辐射测温的动态范围研究

工业用CCD较窄的动态范围无法满足高温测量领域宽测温范围的要求,使基于CCD的辐射测温技术的应用受到限制。多篇文献提出在CCD前加高衰减率的中性滤光片来扩大测温范围。通过分析CCD光电转换特性和辐射体单色辐射亮度与温度之间的关系,指出使用中性滤光片虽然可以扩大测温范围,但其效果有限,仍难以满足高温测量的应用要求,实验结果证明了结论的正确性。     

整合机载CASI和SASI高光谱数据的北方森林树种填图研究

将机载CASI和SASI高光谱数据整合,既可以获取可见光-近红外-短波红外区间连续的窄波段地物光谱,又能得到很高的空间分辨率,为高覆盖度的森林树种识别又增加了一种新方法。但是由于两种传感器的光谱响应不同,接收到的辐射值差异较大,如何将两种数据有效整合目前仍是一个难题。CASI和SASI覆盖谱段不同,受大气影响程度也不同,根据植被反射和吸收光谱特性,首先用基于统计模型的经验线性法和基于辐射传输的MODTRAN模型分别对CASI和SASI大气校正,复原地物光谱真实的反射率。然后去除反射率光谱包络线,用Savitzky\|Golay滤波函数对归一化后的光谱曲线进行平滑,以去除噪声及异常点,实现CASI和SASI数据（CASI+SASI）的整合。与实测光谱曲线对比发现,整合后的CASI+SASI光谱曲线与实测光谱曲线匹配度较高,并且比单一传感器的光谱信息更丰富,有利于不同树种的区分识别。最后应用光谱微分及曲线匹配技术,选取SVM分类器实现了研究区的树种填图,总体精度达到86.21%,Kappa系数为0.8297,该方法有效可行,为后续的相关研究提供了参考。     

结合光谱响应函数的Landsat-8影像大气校正研究

针对受大气吸收与散射影响,遥感器得到的测量值与目标物的真实值间存在误差,给反演地表反射率/反照率和地表温度等关键参数带来较大误差,影响图像分析精度的问题,该文利用Landsat-8的光谱响应函数,对OLI多光谱数据进行大气辐射校正和反射率反演,对校正前后的地物光谱曲线和归一化植被指数(Normalized Difference Vegtation Index,NDVI)的变化进行了对比。研究表明:OLI大气校正后较好地恢复各类地物光谱的典型特征;大气校正后NDVI增幅明显;类似的基于光谱响应函数的FLAASH大气校正方法可以为其他的高级陆地成像仪等传感器校正提供依据。     

小波变换校正ICP-AES光谱背景的模拟研究

在ICP-AES中,由于暗电流、杂散光、复合辐射等效应的存在构成了光谱背景干扰。光谱背景的增大,不仅降低谱线强度与背景的比值,也会使分析校正曲线发生平移或弯曲,以至于严重影响定量分析的结果。本文用高斯曲线模拟ICP-AES光谱,利用小波变换多分辨率分析的特性进行小波变换校正ICP-AES光谱背景的研究,讨论了不同背景参数对两种光谱背景——斜坡背景和谱线拖尾背景校正结果的影响。研究结果表明,小波变换校正光谱背景的效果良好,尤其是对斜坡背景。     

辐射温度测量近况

1.发射率发射率ε是波长λ和温度 T 的函数。在某一波长和温度下物体的光谱辐射亮度L_(λ.T)可用下式表示:L_(λ.T)=ε(λ,T)·L(λ.T)这里,L_((λ.T))是完全辐射体的光谱辐射亮度,ε(λ·T)是该物体的光谱发射率。实际使用时,用有效波长代表波长,把发射率看作是温度的函数,然而最基本而重要的还是光谱发射率。不仅以各种金属为中心不断地进行了光谱发射率的测定和理论的探讨,而且最近还扩展到了金属氧化物和非金属材料的对象中。(1)金属的发射率     

小波变换校正ICP-AES光谱背景的模拟研究

在ICP-AES中，由于暗电流、杂散光、复合辐射等效应的存在构成了光谱背景干扰。光谱背景的增大，不仅降低谱线强度与背景的比值，也会使分析校正曲线发生平移或弯曲，以至于严重影响定量分析的结果。本文用高斯曲线模拟ICP-AES光谱，利用小波变换多分辩率分析的特征进行小波变换校正ICP-AES光谱背景的研究，讨论了不同背景参数对两种光谱背景——斜坡背景和谱线拖尾背景校正结构的影响。研究结果表明，小波变换校正光谱背景的效果良好，尤其是对斜坡背景。     

基于彩色CCD的双色与三色辐射测温法比较研究

双色与三色比色测温是彩色CCD辐射测温常用方法。通过理论分析和实验研究,分别从测温动态范围和测温精度两方面对双色法和三色法进行了比较研究。研究发现,在光圈快门组合保持不变的条件下,选取红、绿双色进行比色测温具有较宽的测温动态范围;在对辐射体做灰体假设的情况下,三色测温方法具有更高的测温精度。提出了构建一种可切换测温方法的统一测温硬件平台,统一测温平台综合了双色法和三色法两者的优点,可同时满足更宽的测温动态范围和更高的测温精度的要求,应用灵活。     

基于彩色图像分割的高温辐射体识别方法

准确识别待测目标是利用CCD图像传感器进行高温测量的关键.本文在对高温辐射体彩色图像的噪声特点进行分析的基础上,提出一种基于彩色图像分割的高温辐射体识别方法,通过对红、绿基色图像分别进行分割来减小甚至消除高温辐射体图像的各种噪声,然后综合红、绿基色图像分割结果实现高温辐射体的准确识别,并运用数学形态学方法对分割结果进行后处理以消除游离点和孔洞,使图像边缘平滑;实验表明,该方法可以有效地实现高温辐射体的正确识别,具有较强的实用性.     

ASCM算法在FTIR监测系统中的应用

FTIR监测系统是遥感探测红外辐射的有力工具，文中通过分析红外傅里叶变换系统的工作原理，研究了系统的数据获取和处理方法。针对影响系统监测精度的探测器的非线性，提出了自适应比例修正ASCM算法，并运用该算法对系统的探测器进行了红外光源的光谱响应修正，使修正之后的FTIR监测系统的测量精度大大提高。     

CCD亚像素细分中的像素响应不均匀性补偿技术

从理论上分析了像素响应不均匀性对CCD亚像素细分的影响,以及CCD暗电流和光电响应不均匀性产生的原因.根据光电响应模型提出了CCD像素光电响应不均匀性的校正方法,推导出了像素光电响应不均匀性的校正系数的计算方法,并给出了校正性能评价方法.针对实际校正中干扰光的影响,提出了采用变波长去除干扰方法,用以对校正方法进一步修正和加强校正的稳定性.研究表明,能量和噪声的变化对提出的校正方法影响小,校正过程不受信号分布形式的影响,校正量对信号能量变化具有自适应性.仿真和实验结果验证了校正方法和校正系数算法的正确性和可行性,表明校正方法可以有效地提高亚像素细分的准确性和稳定性.     

稀疏轨道条件下SAR几何校正轨道拟合策略

针对SAR影像头文件中提供的轨道矢量分布较为稀疏时,使用低阶多项式拟合轨道参数会存在较大误差,从而导致基于距离-多普勒模型的星载SAR影像几何校正精度较差的问题,提出了一种稀疏轨道条件下实用的轨道拟合策略。通过对轨道拟合误差进行分析,综合考虑距离-多普勒模型的解算与现有几何校正资源,选择使用高阶插值方法生成卫星成像时刻处足够的加密点轨道状态矢量,再对局部的轨道进行二阶多项式拟合,利用拟合的轨道模型系数进行几何校正。利用实测GPS点数据进行了SAR几何校正精度验证,结果表明该策略能够明显改善ALOS2 PALSAR影像几何校正精度,证明了该方法的有效性和良好的适用性。     

光伏电站集成检测系统设计

采用电子电路对光伏电站环境参数进行检测,将采样得到的环境温度、组件温度和光辐照量转换成相应的电信号。利用单片机的实时控制和数据处理功能,完成系统对环境参数的检测,配置了485总线与上位机进行通信。充分考虑光辐照量测量的各种干扰,进行了温度校正和谱校正,确保测量的准确性,实现了基于光伏电池的低成本光伏电站环境参数检测系统。     

基于LabVIEW平台的光度测量与校正系统

利用MS2821C面阵CCD图像传感器、NIPCI—1408图像采集卡构建了成像微光度数据采集与处理系统，在LabVIEW IMAQVision虚拟仪器技术软件开发平台上开发了实用校正与测量软件。实际应用表明，使用基于VI技术的数据采集与处理系统满足了光度测量对采集校正系统的要求，取得较好效果。最后对应用中进行高精度光度测量的校正方法和实际效果进行了讨论。     

Phase‐spacing optimization of linear microstrip antenna arrays using simulation‐based surrogate superposition models

A technique for simulation‐driven optimization of the phase excitation tapers and spacings for linear arrays of microstrip patch antennas is presented. Our technique exploits two models of the array under optimization: an analytical model which is based on the array factor, as well as an electromagnetic (EM) simulation‐based surrogate model of the entire array. The former is used to provide initial designs which meet the design requirements imposed on the radiation response. The latter is used for tuning of the array radiation response while controlling the array reflection response as well as for validation of the final design. Furthermore, the simulation‐based surrogate model allows for subsequent evaluation of the array responses in the beam scanning operation at negligible computational costs. The simulation‐based surrogate model is constructed with a superposition of simulated radiation and reflection responses of the array under design with only one radiator active at a time. Low computational cost of the surrogate model is ensured by the EM‐simulation data computed with coarse meshes. Reliability of the model is achieved by means of suitable correction carried out with respect to the high‐fidelity array model. The correction is performed iteratively in the optimization process. Performance, numerical efficiency, and accuracy of the technique is demonstrated with radiation pattern synthesis of linear arrays comprising 32 microstrip patch antennas by phase‐spacing optimization. Properties of the optimal designs in the beam scanning operation are then studied using the superposition models and compared to suitably selected reference designs. The proposed technique is versatile as it also can be applied for simulation‐based optimization of antenna arrays comprising other types of individually fed elements. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 25:536–547, 2015.     

一种用于点模式匹配的改进型谱方法

利用谱方法进行点模式匹配的主要问题是对点的位置噪声比较敏感。为了提高谱方法对噪声的鲁棒性,该文在表示矩阵的构建过程中采用高斯加权的近邻矩阵对要匹配的点模式进行描述,提出一种新的符号校正方法,利用点的属性信息对根据谱方法得到的匹配度量进行加权。仿真实验表明,在噪声情况下的点模式匹配应用中采用改进的谱方法可以获得较高的正确匹配率。     

An O2-A Band Atmospheric Correction Algorithm for Tower-based Platform based on Look-up Table

Tower-based spectral observation is an important connecting bridge between flux sites and satellite remote sensing data，and the effect of atmospheric absorption and scattering between horizontal surface and tower-based platform on the atmospheric absorption band such as O2-A is difficult to ignore.Firstly，the influence of atmospheric radiation transfer on the up-welling radiance and down-welling irradiance of the tower-based platform is analyzed，and the atmospheric correction method of based on upward and downward transmittance is established，that is，the influence of the upwelling radiance and down-welling irradiance is corrected by the direct transmittance and the total transmittance.Secondly，using the simulation data of MODTRAN model，the influence of AOD550 and radiative transfer path length on atmospheric transmittance is quantitatively analyzed，and the LUT of AOD550 is established based on the ratio of down-welling irradiance of near-infrared and red bands and solar zenith angle，as well as the upward and downward atmospheric transmittance LUT based on the AOD550 and the radiative transfer path length.Finally，using the canopy spectral data of different growth stages observed by the tower-based platform，the difference of the apparent reflectance between the inside and outside of the O₂-A band absorption line before and after atmospheric correction was analyzed.The results show that the atmospheric correction method based on LUT of AOD550 and radiative transfer path length proposed in this paper can better correct the influence of upwelling radiance and down-welling on the O₂-A absorption band of the tower-based platform，and provides important method support for applications such as SIF observation on the tower platform.