基于快速傅立叶红外光谱仪的自然地物光谱发射率测量

自然地物的红外特征数据在伪装、遥感等领域有着重要的作用.由于仪器所采集的信号种类繁多,自然地物表面性质复杂,热传导能力较差,难以直接准确获得自然地表物体光谱发射率曲线,需要特殊的算法通过自然地物的辐射亮度曲线间接得到其表面温度和发射率曲线.分离算法主要有最大发射率法、黑体拟合法以及光谱平滑法.光谱平滑法由于操作简单,计算准确,是目前应用最广泛的分离算法.在光谱平滑法的基础上,利用美国D&P公司的Model 102F快速傅立叶变换红外光谱分析仪对3种典型自然地物(裸露的土壤、草地、树木)进行红外特征数据采集.结果表明,自然地物的表面温度随时间变化产生显著的变化,而其发射率水平则近似保持恒定.     

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.     

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。     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

一种基于改进Viterbi频率估计技术的穿墙雷达目标定位算法

针对多普勒穿墙雷达目标定位中难以从频率混叠区域准确提取定位信号的问题,该文提出一种基于改进Viterbi频率估计技术的目标定位算法.根据雷达回波的局部特性动态调整指数平滑法的平滑系数,并基于动态指数平滑预测数据定义Viterbi算法的新型惩罚函数.利用估计的目标频率曲线解调回波信号,完成对多个目标分量的分离,并结合多普...     

基于改进的扩散平滑和RBM的高光谱图像分类

为了改善传统分类方法在高光谱遥感图像去噪和特征提取方面的不足,提出了一种基于改进的扩散平滑算法和RBM的方法.该方法使用自适应扩散系数,对相应的区域进行不同程度的扩散平滑,实现了对高光谱遥感图像的快速去噪;然后利用多层限制玻尔兹曼机构建DBN网络,实现对高光谱遥感图像的分类.实验表明,与传统的分类方法和DBN相比,该方法在高光谱图像地物分类精度上有所改善.     

基于图像平滑度的WBCT算法研究与改进

由于WBCT压缩算法对于不同平滑度图像无差别滤波,使得对于较平滑的图像,其恢复图像效果要低于一般小波编码方法,为此,本文针对不同平滑度的图像,通过定义图像平滑度,对图像进行分类,利用多方向多尺度临界采样,进行不同程度的方向滤波。笔者利用变换后的小波系数的特点,采用SPIHT算法实现嵌入式编码,从而改进了WBCT压缩算法...     

材料发射率与温度数学模型

材料表面的发射率特性与许多因素有关,温度是影响发射率最重要的因素之一,由于测量条件的限制,只能测量有限温度范围内发射率,对其他温度与发射率的关系不能准确得出。通过大量文献的发射率与温度测量数据,利用Matlab软件仿真出发射率与温度曲线。从曲线的走势分析,建立了线性和指数两种数学模型。选用文献提供的测量数据,分别计算出两种模型的未知参量,分别模拟出发射率与温度的曲线,与原始的测量曲线比较分析,发现指数发射率模型适合该材料。分别用两种数学模型对其他文献提供的数据进行模拟仿真,模型与实际测量的相对误差均小于2%,总结了适合两种模型的材料特性。     

一种改进的可见-红外多光谱辐射测温反演算法

在基于参考温度的二次测量法数学模型的基础上,提出了无需假设光谱发射率模型的可见-红外多光谱辐射测温迭代递推算法,并对4种发射率假设模型进行了仿真计算。结果表明:新算法的温度绝对误差小于20 K,发射率趋势也与假设模型的发射率趋势吻合较好。进一步完善了可见-红外多光谱辐射测温理论。     

Sensitivity of iterative spectrally smooth temperature/emissivityseparation to algorithmic assumptions and measurement noise

Iterative spectrally smooth temperature-emissivity separation (ISSTES) is an algorithm proposed by C. Borel (1997, 1998) for retrieving surface temperature and emissivity from remotely sensed hyperspectral thermal infrared radiance. In this paper, uncertainty in retrieved temperature and emissivity will be formulated for two error sources: algorithmic error caused by departure of real materials from the smoothness assumption upon which the algorithm is predicated and measurement noise (uncorrelated Gaussian measurement errors). These uncertainties were then evaluated for the SEBASS LWIR instrument, for altitudes from ground level to 10 km, through stressing atmospheric conditions. Resulting algorithmic error was small for all but one material in the Spectral Library of Johns Hopkins University, Baltimore, MD. For all other materials, algorithmic error was found to increase with altitude up to about 2 km and then level off. The same behavior was found for the retrieval error due to noise     

空间目标色温测量的波段选择

针对某空间目标色温测量技术,提出了一种可用于选择最优波段和提高系统温度分辨力与测温灵敏度的方法。 基于目标不同波长辐亮度的比对,推导了目标单色辐射率之比 与标准黑体波长及色温之间的关系,建立了目标色温测量数学模型,从而巧妙地绕开辐射率对测温工作的不利影响。同时建立了波段优 选评价函数数学模型,并通过分析系统的温度分辨力及测温灵敏度与探测波段之间的关系优选探测波段,提高了色温测量的精度。 基于红外系统进行的波段选择仿真结果表明,在8.0 ～ 8.5 μm范围内,当波段宽度取60 nm时,对温度为200 ～ 300 K的空间目标进行色温测量的温度分辨力最高可达到0.07 K。对不同温度目标的温度分辨力与测温灵敏度分别平 均提高了7.9 %和11.3 %。通过波段优选可以有效提高温度分辨力及测温灵敏度,为空间目标探测与识别装置的 研制提供了技术支持。     

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．     

Land Surface Emissivity Retrieval From Different VNIR and TIR Sensors

This paper discusses the application and adaptation of two existing operational algorithms for land surface emissivity (epsiv) retrieval from different operational satellite/airborne sensors with bands in the visible and near-infrared (VNIR) and thermal IR (TIR) regions: (1) the temperature and emissivity separation algorithm, which retrieves epsiv only from TIR data and (2) the normalized-difference vegetation index thresholds method, in which epsiv is retrieved from VNIR data.     

红外发射率控制方法及机理研究

红外发射率的控制具有广泛的用途,根据电磁波理论,讨论了物体表面的发射率与折射率的关系,折射率大的物体发射率低.电致变色材料是一种可控制其表面折射率和发射率的材料.以氧化钨为例探讨了发射率的控制方法.利用电场对三氧化钨薄膜进行离子和电子的共注入和共抽取,三氧化钨中的载流子浓度发生了变化,折射率和红外发射率也发生了变化.     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

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.     

Spectral mixture analysis of simulated thermal infraredspectrometry data: An initial temperature estimate bounded TESSMA searchapproach

At sensor thermal infrared (TIR) radiation varies depending on the temperature and emissivity of surface materials and the modifying impact of atmospheric absorption and emission. TIR imaging spectrometry often involves extracting temperature, emissivity, and/or surface composition, which are useful in diverse studies ranging from climatology to land use analyses. A two-stage application of temperature emissivity separation (TES) using spectral mixture analysis (SMA) or TESSMA, was employed to characterize isothermal mixtures on a subpixel basis. This two-stage approach first uses the relationship between a virtual cold endmember fraction and surface temperature to extract initial image temperature estimates. Second, an isothermal SMA application searches the region within the maximum temperature error range of the initial estimate, selecting the best subpixel spectral mixture fit. Work presented includes characterizations of synthetically generated temperature and constituent mixture gradient test images, and a discussion of errors associated with selecting temperature search ranges 25% and 75% smaller than the initial temperature calculation error range. Results using this two-stage approach indicate improved overall temperature estimates, constituent estimates, and constituent fraction estimates using simulated TIR data     

三氧化钨薄膜的红外发射率调制技术

研究了利用载流子对材料表面的红外发射率进行调制的方法.根据电磁波理论,讨论了物体表面的发射率与折射率的关系,折射率大的物体发射率低.物质的折射率与其中的载流子浓度有关,通过控制载流子的浓度可以对材料的发射率进行调制.以磁控溅射方法在ITO玻璃上制备了氧化钨薄膜.利用电化学方法对三氧化钨薄膜进行了H+离子和电子的注入和抽...