基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

利用Hyperion短波红外高光谱数据勘探天然气的研究

利用高光谱遥感技术探油是一项高新油气勘探技术.基于中国某地区Hyperion高光谱数据,进行航天高光谱遥感天然气勘探技术的初步研究.针对Hyperion高光谱数据的低空间分辨力、微弱信号与低信噪比等特点,采用基于小波主成分分析的特征提取算法提取该地区烃类物质微渗漏蚀变特征,运用聚类K-均值法/最大似然法混合训练策略,采用粗分→细分→精分思想完成该地区天然气蚀变异常区的分类.结合已知地质资料分析,分类所得的异常区与地质资料基本吻合,分类效果好,为油气勘探的地质解释提供了新的参考依据.     

基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统设计

设计了一种基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统。此光学系统的工作波段为3~5¼m及8~12¼m,焦距为45 mm,F/#为2,双色探测器为320×256、30μm制冷型探测器。谐衍射光学元件改进了衍射光学元件在宽波段上的大色散问题,解决了衍射光学元件在宽波段上的色散严重和衍射效率低下的问题。该光学系统采用谐衍射光学元件消宽波段色差和宽温度范围热差,使中波红外和长波红外在不同衍射级衍射实现谐振共焦成像,使用较少光学元件,校正了双波段红外光学系统的像差和热差。基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统在改善像质、减小体积重量、宽波段消热差等方面表现出传统光学系统不可比拟的优势。随着双波段探测器和谐衍射透镜研发制造技术的进一步发展,双波段光学系统必将在目标跟踪、识别、精确打击等军工系统中得到广泛应用。     

热红外高光谱成像仪的灵敏度模型与系统研制

热红外谱段是对地观测高光谱遥感中非常有用的波段,受限于技术发展,热红外谱段的高光谱成像系统在国内的空间光电系统中并不多见,近年来在国家相关部门的支持下发展迅速,取得了较大进展。结合十二五期间研制的机载热红外高光谱成像仪系统,建立了信号流模型,对系统背景辐射进行了建模仿真,并对红外焦平面组件等效暗电流进行了分析测量,在此基础上得出了影响系统的探测灵敏度的关键因素,给出了系统设计低温光学100K制冷的设计依据。机载热红外高光谱成像仪研制完成后,还进行了探测灵敏度实际测量并与仿真结果进行了对比分析,对未来进一步发展热红外高光谱成像技术积累了重要数据。     

光学双向反射分布函数的测量装置研究

介绍了双向反射分布函数的测量原理和方法,搭建了双向反射分布函数的测量装置。该装置可以测量可见光和红外两个波段的双向反射分布函数。在可见光波段采用卤钨灯作为光源,采用光纤光谱仪作为光接收器,以10 nm的波长间隔测量双向反射分布函数。在红外波段采用碳化硅作为红外光源,采用热释电探测器作为光接收器,采用标准板相对定标的方法测量待测样板的双向反射分布函数。可见光波段双向反射分布函数的测量重复性不大于1.5%;3μm~5μm红外波段双向反射分布函数的测量重复性分别小于或等于2.5%、8μm~12μm波段的小于或等于3.0%。测量结果表明,该测量装置的有效性较高。     

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.     

基于PMN-PT单晶的双通道热释电红外气体探测器

锰离子掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(Mn:Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3,Mn:PMN-PT)弛豫铁电单晶在近、中红外波段具有较高的光透过率.通过在其表面上沉积具有宽光谱平坦吸收特性的红外吸收层,制备了热释电红外响应元.对该材料吸收红外辐射后产生的温度差以及热释电电流随频率的变化进行了模拟.讨论了电压模式热释电...     

中红外硅基调制器研究进展（特邀）

硅材料在1.1~8.5 μm有非常低的吸收损耗,因此硅基光电子学有望扩展到中红外波段。并且随着通信窗口扩展、气体分子检测、红外成像等应用需求的出现,硅基中红外波段器件研发工作的开展势在必行。在中红外波段硅基光电子器件中,硅基调制器有着举足轻重的地位:它是长波光通信链路中不可或缺的一环,还可以应用在片上传感系统中提高信噪比、实现光开关等功能。研究发现,相比于近红外波段,硅和锗材料在中红外波段有更强的自由载流子效应和热光效应,因此,基于硅基材料的中红外调制器具有独天得厚的优势。系统总结了中红外硅基调制器的发展趋势和研究现状,介绍了基于硅和锗材料的电光调制器以及热光调制器的工作原理和最新研究进展,最后对中红外硅基调制器进行了总结与展望。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

岩石受力后红外辐射及其光谱特征随之发生变化,但不同岩石及不同波段的变化特征不同。本文以实验为研究手段,通过对两种花岗岩进行常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计（8~14μm）对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段。表明花岗岩辐射亮度（增量）与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响。按红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4~10.6μm,中心波长为8.75μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2~11.7μm,中心波长为10.25μm。上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段。     

雷神基于AIM-9X的DIRCM系统研究

以便携式防空系统(MANPADS)为典型代表的红外精确制导武器给军用和民用飞机带来巨大的威胁。目前最行之有效应对热寻的制导武器的方法便是以红外波段激光作为光源的定向红外干扰系统。本文主要介绍了美国雷神公司如何基于现有的AIM-9X导引头技术开发新一代定向红外对抗系统,该系统具备高效、可靠、紧凑、重量轻且价格低廉等诸多优点,并且通过功能扩展可以轻松应对从紫外到中红外等多种波段导弹威胁。     

可探测许多个红外波段的热红外列阵传感器

美国专利US6495829 (2002年12月17日公布) 非致冷型热红外列阵传感器难以通过单个器件来 探测许多个红外波段;碲镉汞双波段红外列阵传感器则难以探测三个以上的红外波段,而且需要冷却才能工作。     

基于电致变色膜的复合激光隐身技术研究

文中介绍了一种电致变色膜的制备方法,研究了所制备薄膜在近红外波段的光学反射 特性,并对其可能具备的激光隐身性能进行了数值分析。结果表明,该电致变色膜对在此波段的激光具有相当好的隐身效果,这为利用该技术实现可见光、热红外和激光的复合隐身提供了可选途径。     

FY-2卫星热红外波段MTF在轨评价及其在改进图像质量中的应用

提出了基于理想斜坡模型及目标延拓空间卷积变换的采样成像系统热红外波段MTF在轨评价方法.仿真结果表明,该方法对性能良好的成像系统而言,系统特征MTF值的绝对评价误差约0.05.同时,利用2006～2008年间的观测数据,定量评价了FY-2C卫星热红外通道的系统MTF特性,与卫星发射前地面测试结果基本一致.采用在轨评价得到的系统点源扩展函数(PSF),对FY-2C卫星热红外通道图像进行了复原处理,得到了清晰度更高的图像产品,并给出了对典型台风监测结果的改进.传统在轨MTF评价方法中采用的理想阶跃模型,可视为理想斜坡模型中参数Nslope为0时的特例.因此,该方法同样适用于可见光、近红外波段的在轨MTF评价.     

热红外复合隐身涂层的性能研究

基于红外隐身技术实现的基本原理,提出了热红外复合隐身涂层的设计方案,即控制涂层表面温度和8～14μm波段红外发射率。从这两点出发,重点研究了低发射涂层铝粉、ITO粉和降温涂料相变微胶囊的制备。实验证明,进口Al粉和新型ITO粉在8~14μm波段平均红外发射率分别为0.236和0.478,相变微胶囊在相变区间内有一定的降温效果。实验结果对今后热红外复合隐身涂层的研究有很重要的指导意义。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

通过对两种花岗岩进行室内常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计(8 ～14μm)对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段.结果表明,花岗岩辐射亮度(增量)与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响.接红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4～10.6 μm,中心波长为8.75 μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2～11.7 μm,中心波长为10.25 μm.上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段.     

无人机蒙皮红外辐射特征研究

以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14 m波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明:马赫数是影响其8～14 m波段红外辐射特征的重要因素之一;通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14 m波段的红外辐射特征,该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。     

面向激光防护应用的金刚石/V2O5 膜系设计与制备

针对目前激光对红外光电传感器的威胁,为满足红外传感器在可见光与3~5 m波段高透射,低于3 m波段高反射的使用要求,采用光学金刚石作为红外窗口材料,采用具有热致相变特性的V2O5薄膜作为激光防护涂层,采用ZnS和YbF3作为高低折射率材料,依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜,采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V2O5涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析,对薄膜进行红外光谱测试分析,结果满足使用设计要求。     

遥感、遥测、遥控

TP70,0158 96060895利用分形理论进行油气检测/肖创柏,李衍达(清华大学自动化系)lj信息与控制一1996、25(2)一125一128 根据地震资料和少量标定井预测油气储层横向变化是油气勘探开发的重要课题.基于分形理论和地质变量具有分形特征,提出了分形模式识别地震储层分析思想。为实现该思想,提出了基于二维分形布朗运动的油气识别方法并将其成功地应用于某油田的油气储层横向预测.图3参10(金)论、分析各波段组合与叶绿素浓度之间的关联度.将关联度最大的5种波段组合分别建模,得到5个估算表层海水叶绿素浓度的反演模型.误差分析表明,各模型的最大…     

单通道物理法反演海表温度的参数敏感性分析及验证

定量分析了反演海表温度的单通道物理法对海水比辐射率、海面风速、海水盐度、大气透过率、大气上下行辐射等参数的敏感性,发现海水比辐射率、大气透过率对算法精度影响较大,是单通道物理法反演海表温度的主要误差来源.在不同的波段,单通道物理法对参数敏感性也有较大差别,中红外波段的敏感性要小于热红外波段.为了验证单通道物理法的可行性、精度及参数敏感性分析的结果,选择墨西哥湾海域2009年全年夜间MODIS实测数据进行实验.结果表明,中红外波段的单通道物理法反演海表温度的精度高于热红外波段,达到MODIS劈窗算法海表温度标准产品同等精度,这与参数敏感性分析的结果一致.由于中红外波段单通道物理法精度较高,一方面,可以满足常规的业务观测需求,为海表温度反演提供新的技术手段;另一方面,可用来标定劈窗算法系数,弥补海洋现场观测站位空间分布不足的问题.     

便携式红外热像仪

主要技术指标： 1．热红外波段： 波段：8-12μm 视场：9°