發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 09:23

　　 海洋水色遙感是指利用機(jī)載或者星載的遙感器來(lái)探測(cè)海洋水色特征要素。對(duì)微弱水色目標(biāo)的探測(cè),其實(shí)質(zhì)是在強(qiáng)背景干擾下的微弱信號(hào)提取,這對(duì)水色遙感儀器提出了高靈敏度要求;此外水色特征要素的特點(diǎn)要求遙感器具備很高的光譜分辨率。成像光譜技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的光譜分辨率,并且可以實(shí)現(xiàn)譜段的連續(xù)探測(cè),而推掃式成像方式可以達(dá)到很高的靈敏度,因此推掃式成像光譜儀非常符合水色遙感的需求。本文針對(duì)一臺(tái)應(yīng)用于海洋水色遙感的推掃式成像光譜儀原理樣機(jī)展開(kāi)研究,該儀器在穿軌方向上存在雜散光,這會(huì)影響成像質(zhì)量以及儀器的定量化使用。本文重點(diǎn)分析了該儀器雜散光的表現(xiàn)特點(diǎn),并對(duì)可能產(chǎn)生雜光的部件進(jìn)行了排查,接著對(duì)儀器的雜散光分布展開(kāi)研究,并建立了其分布模型,最后利用該模型實(shí)現(xiàn)雜散光的校正,此外針對(duì)星上雜散光校正會(huì)遇到的高亮白云目標(biāo)的飽和問(wèn)題,提出了恢復(fù)飽和數(shù)據(jù)的方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:1、針對(duì)外場(chǎng)成像中存在的雜散光現(xiàn)象,分析其特點(diǎn),分別針對(duì)組成系統(tǒng)的鏡頭、分光組件、消二級(jí)譜濾光片以及探測(cè)器和電路,設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)以排查問(wèn)題部件,并由此定位了產(chǎn)生雜散光的部件;2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得有效光在不同視場(chǎng)位置時(shí),儀器雜散光的空間分布,對(duì)其分布特性進(jìn)行了詳細(xì)地分析,根據(jù)其分布規(guī)律將雜散光分解為線性移變以及線性移不變部分,以此為基礎(chǔ)建立了儀器雜散光的分布模型。利用該模型,設(shè)計(jì)了矩陣法來(lái)校正儀器的雜散光,此外還研究了圖像復(fù)原領(lǐng)域的相關(guān)算法來(lái)校正儀器的雜散光;3、為了實(shí)現(xiàn)星上白云目標(biāo)對(duì)水色信號(hào)的雜散光干擾的消除,需要首先對(duì)高亮白云目標(biāo)的飽和信號(hào)予以恢復(fù)。分析了儀器設(shè)置的拖尾校正通道的原理,在理論上證實(shí)了它與其他工作通道數(shù)據(jù)的線性關(guān)系后,分別在積分球和太陽(yáng)兩種光源下都證實(shí)了這種關(guān)系的存在,以此為基礎(chǔ)提出了星上白云目標(biāo)飽和恢復(fù)的方法,即利用不飽和的拖尾通道數(shù)據(jù)和它與其他工作通道的線性關(guān)系,對(duì)飽和的工作通道數(shù)據(jù)在一定程度上予以恢復(fù)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TH744.1
【部分圖文】：

門的海洋水色衛(wèi)星 HY-1A、HY-1B，搭載了海洋水色水溫掃描儀 C成像儀 CZI，第三代水色遙感器呈現(xiàn)出波段數(shù)不斷增加、光譜分辨斷提高以及帶寬變窄的趨勢(shì)。光譜技術(shù)光譜技術(shù)概念光譜技術(shù)出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 80 年代，它在多光譜遙感器基礎(chǔ)上發(fā)展遙感發(fā)展史上的一次從概念到技術(shù)的創(chuàng)新[12]。傳統(tǒng)的光學(xué)攝影儀圖像，而光譜儀獲取目標(biāo)的連續(xù)光譜信息[13]。結(jié)合這兩種儀器的優(yōu)技術(shù)發(fā)展了起來(lái)。它的基本原理是：在對(duì)地物目標(biāo)掃描成像時(shí)，將照波長(zhǎng)劃分為很多個(gè)狹窄的連續(xù)波段同時(shí)成像，這樣就能同時(shí)獲得多個(gè)光譜波段的圖像。二維的空間信息和一維光譜信息構(gòu)成三維的體，如圖 1-1 所示：

有多種分類方式。按照掃描方式和分光方式來(lái)分類譜儀類型及其特點(diǎn)。成像的方式按照掃描的方式可分為兩大類。描式（擺掃型）成像光譜儀（或者叫擺掃型）成像光譜儀是由機(jī)械掃描和分光探為線陣探測(cè)器，其工作方式如圖 1-2 所示。首先，成，對(duì)地物按照穿軌方向?qū)崿F(xiàn)掃描。瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的輻射，分光部件對(duì)入射輻射分光，分光之后不同波長(zhǎng)的輻同光敏元上，因此每個(gè)光敏元的輸出就是景物在特定器的像元個(gè)數(shù)同時(shí)也是成像光譜儀的波段數(shù)。隨著方向的景物成像，最終形成連續(xù)的地物影像，由此得

式成像光譜儀最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)大的視場(chǎng)，它的旋轉(zhuǎn)來(lái)獲得。此外，比較小的瞬時(shí)視場(chǎng)容易獲得高也存在一些缺點(diǎn)，如整個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜，系統(tǒng)中的運(yùn)描式成像限制了像元的駐留時(shí)間，不利于系統(tǒng)的信經(jīng)運(yùn)行的成像光譜儀中，采用光機(jī)掃描式的占了率成像光譜儀（MODIS）、中國(guó)的“神舟三號(hào)”中分等，并且今后一段時(shí)間內(nèi)，光機(jī)掃描式成像光譜儀式成像光譜儀帚式）成像光譜儀使用了面陣探測(cè)器，它與面陣探工作原理如圖 1-3 所示。推掃式成像光譜儀工作射投在面陣探測(cè)器上，此時(shí)面陣探測(cè)器的一維獲得條一維獲取的單個(gè)像元光譜維的信息，通過(guò)平臺(tái)的得垂直于狹縫的其他空間位置的信息，推掃式成圖像數(shù)據(jù)立方體。

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本文編號(hào)：2807394