土壤中红外发射率提取算法研究

基于四步观测法,提出了一种土壤中红外发射率提取方法.该方法利用热红外的ISSTES算法获得土壤热红外的发射率光谱和高精度的土壤温度估值,并将得到的温度估值用于中红外的发射率提取,减少中红外待反演参数.形成多余观测,使用最小二乘方法求解土壤中红外的发射率.重点分析了仪器定标误差和辐射传输方程简化对中红外发射率提取的影响.最后,基于模拟数据给出了中红外部分波段发射率反演误差较大的原因.     

机载热红外多光谱数据定标与温度反演

设计了热红外航空遥感实验,对获取的热红外图像进行了定标,用发射率归一化方法反演了地物的温度和发射率光谱,探讨了利用地物热红外光谱识别地物的可行性.结果表明,基于热红外多光谱数据的发射率归一化方法可以有效地反演地物温度和发射率光谱,所反演的发射率光谱可以比较有效地应用于地物的识别,尤其是对于土壤不同性状的探测识别可以取得良好的结果.     

基于场景的热红外高光谱数据光谱定标

传感器每个波段的中心波长和半高全宽（Full Width at Half Maximum，FWHM）随成像环境变化会发生较大的系统性漂移。这种漂移最终会影响发射率和温度的反演精度，尤其是在大气吸收波段附近的发射率反演精度。选择水汽在11.73 m处的吸收通道作为参考波段，提出了适用于热红外高光谱数据的光谱定标技术流程。模拟实验表明:光谱分辨率为50 nm，中心波长偏移在-50~50 nm、FWHM变化在-25~25 nm时，大气水汽含量对光谱定标误差的影响最大。同时，对误差分布曲面进行拟合得到描述误差分布模型，用于误差的估计。当大气水汽含量足够大时，光谱中心波长偏移估算误差可达到1 nm以内。最后，将所提方法应用于机载热红外高光谱数据光谱定标。结果显示，热红外高光谱成像仪中心波长偏移为28.4 nm，FWHM变化为-18.5 nm。     

基于热红外特征光谱的土壤重金属含量估算模型研究

利用光谱分析方法探究了北京地区农业土壤中8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As,Cd、Pb、Hg)含量与热红外发射率(8μm～13μm)的关系,分析了土壤重金属的特征光谱,并模拟预测了重金属含量的回归模型,为基于遥感光谱的土壤重金属含量监测奠定了基础.相关分析结果表明,发射率标准化比值与重金属含量的相关关系最好,可用来获取土壤中的重金属元素信息.建立了土壤重金属含量的对数值与发射率标准化比值的线性回归模型,并对回归方程的显著性进行了检验.结果表明回归方程显著,这说明发射率变量与土壤重金属含量之间存在相关关系,因此热红外发射率可以用来预测土壤的重金属含量.     

基于小波神经网络的红外光谱发射率计算方法

红外光谱发射率是战机蒙皮重要的红外隐身参数之一,为消除大气等外界因素对红外辐射特性测试结果的干扰,建立一种基于小波神经网络的目标红外辐射亮度模型,利用这种模型对测试样本进行网络训练,建立3~5 μm 和8~12 μm 波段红外辐射亮度模型,进而计算不同波长下目标的光谱发射率。通过与标准黑体对比,验证所建小波神经网络模型的光谱发射率与黑体实际的光谱发射率相比,最大相对误差约为2%,并将该方法应用于飞机蒙皮的光谱发射率计算。     

航空热红外多光谱扫描仪（ATIMS）数据发射率信息分析和提取

提出了一种提取热红外图像发射率信息的比值加权法，研究表明，本区石灰岩光谱由ＣＯ３弯曲振动控制，发射谷在Ｈ．３μｍ附近，石英砂岩的光谱在８．６－９．０μｍ和９．８－１０．６μｍ为低发射率，而杂砂岩由于含有硅酸盐矿物和一些碳酸盐矿物，在９．８－１０．６μｍ和１０．６－１１．４μ呈相对低发射率。结果显示比值加权法对于航空热红外多波段扫描仪ＴＩＭＳ数据地物发射率信息提取是有效的。     

航空热红外多光谱数据的地物发射率谱信息提取模型及其应用研究

基于１３２种地物的实验室光谱曲线,建立适合于模块化机载成像光谱仪（ＭＡＩＳ）热红外多波段的发射率经验关系,以此修正发射率反演方法（ＴＥＳ）中的ＭＭＤ模型。在此基础上选用１９９７年８月在法国ＡＶＩＧＮＯＮ农业区获取的一幅ＭＡＩＳ热红外多光谱图像,在利用ＬＯＷＴＲＡＮ７实现大气初纠正的前提下,应用修正后的ＴＥＳ算法提取发射率谱信息。结果表明：反演所得发射率与实验室光谱在形状上具有很好的一致性,利用发射率谱结合地表亮温信息进行植被分类是可能的。     

热处理对氧化铅红外发射率的影响

在不同温度下对氧化铅进行热处理,并对样品进行了XRD、红外光谱以及红外发射率方面的测试.结果表明:随着热处理温度的升高,样品的晶体结构产生转变,红外发射率先降低后升高,当热处理温度为400℃时最低(3～5μm波段为0.08,8～14μm波段为0.58).经分析后认为热处理后氧化铅的发射率变化是由于其微观晶体结构转变产生的品格振动的变化引起的,当氧化铅晶体结构致密、间隙率小时,红外发射率较低.     

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。     

高发射率红外涂料进展

研制了高发射率红外涂料,2.5～25μm内其总发射率可达91％;在650℃的光谱发射率ε_λ=75～90％。其性能近似于灰体。将涂料与无机高温粘接剂混合涂在电阻加热炉的内壁上。在加热升温过程(250～1100℃)明显缩短时间,在4kW电炉上节时效率为25％左右,具有显著节能效果。     

低温目标光谱发射率建模及弱信号检测技术的研究

利用小波变换技术对辐射信号进行预处理和去噪，实现了辐射信号的高精度检测；进而，设计了一种组合神经网络发射率模型，依据测温仪测得的亮温可以高精度地辨识出被测目标的发射率模型，这种建模方法不需给定发射率固定的样本数据，给出具体理论推导过程。仿真结果表明，此方法是获知连续光谱发射率及真温的一种有效的方法。     

利用FY-1C资料反演水云的光学厚度和粒子有效半径

利用FY-IC极轨气象卫星扫描辐射计的通道1(0．58—0．68μm)、通道3(3．55—3．95μm)和通道6(1．58—1．64μm)所提供的探测数据进行了水云光学厚度和粒子有效半径的反演试验．在非水汽吸收波段(如通道1)，云的反射函数主要是云光学厚度的函数，而在水汽吸收波段(如通道6)，云的反射函数主要是云粒子大小的函数．因此当云光学厚度较厚时，可利用通道1和通道6反射率，或通道1反射率和通道3亮度温度同时计算出云的光学厚度和有效粒子半径。     

双重柱形腔低温面源黑体有效比辐射率的计算

通过理论推导,得到了双重柱形黑体腔在等温与非等温状态下法向有效比辐射率的计算方法,对用于〈风云一号〉气象卫星红外定标的双重柱形腔高精度低温面源黑体进行了计算,并就黑体腔的非等温性对有效比辐射率的影响给出了定量的计算结果。     

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.     

固体火箭发动机尾喷焰红外特性数值模拟

在给定浓度场、温度场、粒子和气体组份辐射物性参数的条件下，将贴体坐标系下有限体积法用于主动段尾喷焰红外光谱特性计算，考虑了粒子的各向异性散射，计算结果与贴体坐标系下的离散坐标法进行了比较．分析了2.7μm、2.95μm表观光谱辐射强度及2．7～2．95μm的表观谱带辐射强度，考察了若不考虑散射或用各向同性散射假设，来近似非线性各向异性散射所带来的计算误差．     

红外目标模拟器校准系统的研制与应用

采用标准辐射和红外目标模拟器的辐射交替折转进入红外光谱辐射计的方法，研制的红外目标模拟器校准系统可以对红外目标模拟器进行直接校准．该系统由标准准直辐射源，光束偏转装置和红外光谱辐射计组成．标准准直辐射源由工作温度为50℃～1050℃的标准黑体和口径300mm的离轴抛物面作主镜的准直光管组成．光束偏转装置由口径465mm的反射镜和定位精度5″的转台组成．红外光谱辐射计采用圆形渐变滤光片CVF对入射的辐射分光，3个光谱工作区间为1μm～3μm，3μm～5μm和8μm～14μm。3个区间的测试数据显示了最小可校准的光谱辐照度低于10^-11／cm^2，系统的相对标准不确定度为2％．     

高超声速再入体可见、红外辐射特性数值模拟

用带有非平衡化学反应源项的粘性激波层方程模拟了高超声速小钝头体零攻角再入段绕流流场，并对壁温边界条件进行了改进，建立了复杂几何形状为求解辐射传递方程的贴体坐标体系下的离散坐标法，与谱带模型相结合求解了小钝头体头身部七组元空气激波层辐射强度场，考查了紫外光谱区（0．2－0．4μm） 、可见光谱区（0．4－0．8μm）及红外光谱区（0．8－2．0μm吸收系数不确定性对辐射场计算结果的影响。     

温度与发射率分离模型的改进及其敏感性分析

针对温度与发射率分离模型的缺陷,提出了一种模型改进方法,利用模拟数据对比研究了模型改进前后温度与发射率的反演精度;并从理论分析和模拟计算两个角度探讨了修正前后模型对初始发射率设定的变化、大气下行与上行辐射和大气透过率等校正误差的敏感程度.研究结果表明,修正后模型的反演精度明显高于修正前的模型,除大气下行辐射校正误差外,其它误差都影响着两种模型的反演精度,但修正后的模型对这些误差的敏感性小.