海雾中舰船目标的偏振探测能力研究

在对海面舰船进行红外探测时,海雾作为影响大气透过率的重要因素,会降低舰船目标与海面背景的对比度。随着海雾浓度的增大,目标对比度小于探测阈值,基于传统强度信息的红外探测方法无法探测到舰船。针对上述问题,分析了海雾场景的偏振特征,提出基于海面偏振特性的背景辐射抑制方法来增强目标对比度。首先,分析不同条件下海雾的大气透过率与红外热辐射之间的关系。然后,分析海面辐射的偏振特征,建立场景偏振对比度与强度对比度的数学模型。最后,通过仿真分析不同舰船-海面温差、不同探测角度和不同探测高度下阈值透过率(τ_(th))和偏振/强度对比度提升倍数(INC)的变化规律。仿真结果表明,随着舰船海面温差和探测角度的减小,INC逐渐增大,强度τ_(th)始终大于偏振τ_(th),且强度τ_(th)与偏振τ_(th)的差值逐渐升高。因此,该方法对低大气透过率海雾环境中的舰船探测提供了有益的参考。     

热红外遥感中大气透过率的研究(一):大气透过率模式的构建

大气透过率是热红外遥感中的一个重要参数。通过辐射传输模型MODTRAN模拟热红外波段的大气透过率,构建了基于大气模型、气溶胶模型、水汽量、能见度和观测天顶角等5个因素的大气透过率查找表,分析了不同参数对热红外大气透过率光谱曲线的影响,通过方差分析确定了影响大气透过率的关键因子,针对不同类型的气溶胶模型,构建了基于水汽量、能见度和观测天顶角的常用卫星传感器热红外通道的大气透过率经验模式,解决了卫星热红外遥感中大气透过率精确计算的问题。     

中波红外大气透过率特性分析

大气透过率是影响太阳辐射以及地表热辐射的一个重要参量。利用MODTRAN辐射传输模型,对中波红外波段(3~5 μm)处的大气透过率以及其影响因子的贡献进行了详细的分析。在此基础上,结合MODIS在该谱区设置的6个通道,分别讨论了各吸收气体对通道透过率的影响。结论表明,水汽和混合气体是造成中波红外波段大气透过率衰减最重要的影响因子。MODIS通道透过率与通道光谱响应函数的宽度和气体分子的吸收带位置有关。     

基于傅立叶变换红外光谱仪的水平大气透过率测量研究

利用红外辐射源发出稳定的宽带辐射信号,ABB Bomem MR170 FTIR光谱仪作为接收探测系统,组建了一套近地面野外大气红外大气透过率测量系统.通过FTIR得到的透过率与MOTRAN的计算结果进行对比,发现二者虽然具有较好的相关度,但是在透过率较高的波段(2500～3000 cm-1,4400～4800cm->)数据仍会有较大差别.结合水汽的变化情况,分析了2400 cm-1的透过率随时间变化情况,说明在局地环境下水汽参数变化会对模型计算的大气透过率带来影响.     

海空背景长波红外大气透过率的仿真计算方法

红外光波波段海空背景大气透过率的仿真计算在原有理论计算的基础上,修正了海背景中大气饱和水汽压的计算,推出了沉积水量的表达式,考虑了不同高度分子吸收问题,分别拟合出了在海平面水平路程上由波长和沉积水层厚度决定的水汽光谱透过率函数以及由波长和路程长决定的二氧化碳光谱透过率函数,分析了臭氧的影响,给出了大气透过率的表达式。     

2-25微米谱区大气透过率计算

本文对参考文献[1]的大气透过率计算程序作适当的简化处理和模式说明。给出近、中红外谱区的辐射在大气中透过率的部分计算结果,并作了初步分析。     

地基微波辐射计和太阳光度计反演大气水汽总量的对比研究

水汽是地球大气的重要成分,对大气中传输的红外辐射造成严重的衰减,影响光电设备的探测性能。利用改进的Langley法对太阳光度计940nm探测通道进行定标,根据水汽吸收透过率与水汽总量的关系,应用太阳辐射计的观测资料反演出合肥和新疆两地的大气水汽总量,并与同时期地基微波辐射计在以上两地区的探测值相比较。结果表明：地基微波辐射计观测的水汽总量日变化趋势和太阳光度计具有较好的一致性,二者观测的日均水汽总量变化趋势非常吻合,相对偏差小于5.1%。     

红外辐射大气透过率计算

红外辐射大气透过率计算魏合理，刘庆红，宋正方（中国科学院安徽光机所合肥）在红外仪器性能评估和红外辐射量测量时，必须进行大气透过率修正。一般情况下无法测量当时当地的大气透过率，而常用的方法是建立某种计算程序，针对实时的气象参数或大气模式进行计算。我们根...     

基于光谱等分法估算复杂大气条件下红外成像系统的MRTD和作用距离

大气透过率是影响红外成像系统作用距离的重要因素。在大气传输过程中,红外辐射会受到大气分子的选择性吸收、散射以及复杂气象条件等的影响,这使得大气透过率成了一个复杂参量。用光谱等分法计算了大气透过率。首先利用MODTRAN软件计算一定距离时各谱线的大气透过率并建立数据库,然后按一定间隔等分光谱区域并调用数据库计算出各微小光谱区域内的大气透过率,最后将其代入模型用以计算红外系统的作用距离。与利用常数或者平均大气透过率的计算方法相比,该方法提高了计算结果的准确度。计算并分析了探测高度、湿度以及雾霾等复杂气象条件对红外成像系统MRTD和作用距离的影响。     

热红外遥感中大气透过率的研究(二): 大气透过率模式的应用

大气透过率是热红外遥感中的一个重要参数。针对前文构建的大气透过率模式, 以我国环境灾害卫星HJ-1B红外相机IRS第4通道的大气透过率模式为例, 利用辐射传输模型MODTRAN模拟水体辐亮度, 对模式中的变量引入不同的误差, 将模拟的辐亮度反演水温, 分析不同气溶胶模型、水汽量、能见度和观测天顶角对反演水温的敏感性。并将该大气透过率模式用于HJ-1B/IRS热红外图像中, 反演了2009年4月17日、21日、22日和25日太湖水温。研究结果表明: 同一波段、不同气溶胶模型的大气透过率模式在反演温度时会产生不同的误差, 以气溶胶模型为平流雾的最大、对流型的最小;大气透过率模式中3个变量的误差与温度反演的误差呈线性关系, 即变量的误差越大, 温度反演的误差也越大;以水汽量对温度反演最敏感, 观测天顶角其次, 能见度最弱。该大气透过率模式用于4天遥感图像反演中, 除4月17日反演的误差稍高, 均方根误差和平均相对误差分别为1.127 ℃和5.75%, 其他3天的均方根误差都小于1 ℃、平均相对误差在5%以下, 说明所建的大气透过率模式在热红外遥感中具有较高的应用精度。     

3.2μm水汽吸收谱带参数的计算和测量

本文对随机模式中３．２μｍ水汽吸收谱带参数作了计算和测量。参数的计算用的是我们自己编制的红外辐射大气透过率计算程序，同时用红外光谱辐射计依据差分吸收技术测量水汽的透过率。计算的和测量的结果非常一致。     

3．2μm水汽吸收谱带参数的计算和测量

本文对随机模式中３．２μｍ水汽吸收谱带参数作了计算和测量。参数的计算用的是我们自己编制的红外辐射大气透过率计算程序，同时用红外光谱辐射计依据差分吸收技术测量水汽的透过率。计算的和测量的结果非常一致。     

CART软件计算的红外大气透过率和实测值比较

初步完成了一套通用大气辐射传输软件的研制,它是一套基于我国大气模式的采用独特算法的大气辐射传输软件,可用来较快速地计算大气光谱透过率、大气热辐射、大气散射辐射和太阳直接辐照度,光谱分辨率为1cm-1。利用中近红外傅里叶光谱辐射计FTIR测得的水平红外大气透过率来验证CART软件计算水平路径上红外大气透过率的精度。比较结果表明：CART软件计算的水平大气透过率和实测值的误差最大小于0.1,均方根大约为0.04。这可以说明CART软件计算水平红外大气透过率是可靠的。     

利用光谱等分法对红外系统作用距离的计算

红外辐射在大气的传输过程中,受到大气分子对光谱的选择性吸收,以及大气环境、距离等影响,使得大气透过率成为一个复杂的参量。采用光谱间隔等分方法,给出了红外成像系统作用距离新的估算方程和求解方法。利用MODTRAN软件计算出微小光谱区域的大气透过率,利用所编计算程序调用计算值,计算各微小光谱区域的红外辐射,对各微小光谱区域的计算数据求和,取代了采用常数或平均大气透过率的常用计算方法,提高了计算的准确度。综合考虑了大气能见度、海拔高度、天顶角和空间频率等多种因素对热成像系统作用距离的影响,给出了作用距离估算实例及结果。     

红外窗区范围内的大气光学特性

本文简述大气中各组分在红外窗区范围内的光谱特性;在综合国内外研究的基础上,讨论了红外窗区范围内电磁辐射在实际大气传播过程中的衰减机制及各衰减因子的相对贡献;给出了不同大气状况下,红外窗区范围内辐射大气衰减的某些实测和理论计算结果。最后指出目前受到广泛重视的几个问题。     

红外辐射大气透过率影响因素的研究

大气传输是红外测温过程中不可忽视的一个重要问题。研究大气传输最主要的是计算大气透过率。在MODTRAN软件基础上,分析了8~12 μm波段多种关键因素对红外传输大气透过率的影响,研究了其变化规律。结果表明初始高度、边界层气溶胶、路径长度、波数间隔等对大气透过率都有一定的影响。其中路径长度对大气透过率的影响相对明显。通过外场测温实验,进一步研究路径长度对测温精度的影响,得出实际测温过程中的衰减率。比较分析仿真得到的大气透过率与实验测得的大气透过率二者之间的关系,拟合出二者的关系曲线。     

AMTIS单通道多角度热红外图像的大气订正

给出了在假定无大气廓线情况下,AMTIS单通道多角度热红外图像的大气订正算法.算法需要三个参数:其中大气等效温度,用“最小标准差法”从图像自身来估算;大气透过率通过地表的绝对湿度或者太阳辐射计得到的大气水汽含量参数来估算;像元的辐射率比由AMTIS得到的NDVI计算.通过将大气订正后的亮度温度与地面实测点亮度温度比较,两者相差约1.2K,这对于无大气廓线情况下单通道热红外图像的大气订正来说,结果是可以接受的.     

基于Landsat 5 TM数据反演地表温度

利用Landsat 5第6波段数据,根据单窗算法反演合肥市地表温度。针对在夏季大气中水汽含量比较大的问题,利用Modtran中纬度夏季模式模拟出在大气水汽含量位于0.4 -5.4 区间时,大气透过率与大气水汽含量之间的关系。利用模拟出的结果及MODIS水汽产品对TM图像进行大气校正并反演地表温度,选择均匀区的反演温度值与MODIS温度产品比较,比较结果显示植被均匀区的温差在1K以内,城镇建筑均匀区的温差在1.1K以内,故可用此方法对TM图像进行大气校正进而反演地表温度。     

视线方向上飞机红外特性及大气衰减模型研究

对飞机目标3个辐射源蒙皮、尾焰及尾喷管进行了深入分析,建立了视线方向飞机红外辐射计算模型,并综合考虑大气衰减的主要因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响,给出了一种大气透过率的计算方法.最后以3～5μm波段为例,计算了某飞机的红外辐射强度、大气透过率和经过衰减后的飞机红外辐射强度.     

实时红外大气衰减计算仿真系统集成

红外辐射的大气透过率计算作为红外仿真系统中不可缺少的一部分,要求同时兼顾准确性和实时性.文中以CIRTRAN软件包为基础,进行了基于VC++平台的移植,并针对红外仿真系统进行了集成和优化.通过在不同条件下的大气透过率计算和在红外仿真中的集成运用,证明该模块的可行性.