本文關(guān)鍵詞：光學(xué)遙感偏振成像仿真與驗(yàn)證方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2015年

光學(xué)遙感偏振成像仿真與驗(yàn)證方法研究

黃紅蓮  

【摘要】：偏振是光的基本屬性之一,偏振信息結(jié)合強(qiáng)度信息和光譜信息在提升光學(xué)遙感系統(tǒng)對(duì)大氣氣溶膠光學(xué)特性的反演精度,提升其對(duì)地物目標(biāo)的識(shí)別能力都有重要的意義。目前在軌運(yùn)行的偏振探測(cè)器多用于云和大氣氣溶膠參數(shù)的探測(cè),其空間分辨率很低,通常為數(shù)千米級(jí),而可支持地物目標(biāo)的識(shí)別的空問分辨率 ‘般要在幾十米到米級(jí)。由于偏振輻射傳輸?shù)氖噶刻匦?必需考慮觀測(cè)幾何角度和氣溶膠模型對(duì)偏振輻射傳輸?shù)挠绊?才能判定高分辨率偏振對(duì)地遙感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其信息處理過程是否合理。仿真是一個(gè)科學(xué)有效的技術(shù)途徑和驗(yàn)證方法,本文就此開展研究。 根據(jù)偏振成像過程,結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)條件,提出基于空基偏振圖像或強(qiáng)度圖像來實(shí)現(xiàn)光學(xué)遙感偏振成像仿真的兩種方法,并給出了其原理和實(shí)現(xiàn)過程。結(jié)合大氣矢量輻射傳輸模型和地物目標(biāo)二向反射特性模型,分析了大氣模式、氣溶膠模型、地物p-BRDF模型、幾何條件等因素對(duì)偏振成像的影響,結(jié)果表明幾何條件和氣溶膠模型對(duì)偏振成像數(shù)據(jù)有較大影響。 對(duì)基于空基偏振圖像的天基偏振成像仿真方法來說,獲得航拍的偏振圖像是前提,而對(duì)空基偏振圖像進(jìn)行大氣校正,反演得到地面反射率是關(guān)鍵。本文介紹了多角度偏振成像儀DPC航拍圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程,通過對(duì)航拍圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和偏振輻射定標(biāo),將偏振波段的三個(gè)偏振方向的圖像轉(zhuǎn)化為反射率圖像和偏振反射率圖像,實(shí)現(xiàn)了多角度偏振成像儀航拍圖像的定量化。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了氣溶膠模型的確定方法,給出了氣溶膠光學(xué)厚度的反演方法。通過扣除大氣影響,獲得了地面偏振反射率圖像；通過數(shù)值仿真,模擬生成了不同大氣條件下的天基偏振反射率圖像,用于分析天氣條件對(duì)偏振探測(cè)的影響。 在基于強(qiáng)度圖像的偏振成像仿真方面,介紹了地物偏振二向反射特性獲取方法和遙感圖像分類方法,采用大氣矢量輻射傳輸模型,生成了不同大氣條件和不同幾何條件下的偏振成像仿真圖像,并對(duì)相同條件下的偏振及強(qiáng)度成像仿真結(jié)果進(jìn)行了定量的對(duì)比。結(jié)果表明：雖然強(qiáng)度仿真圖像和偏振仿真圖像都隨著大氣能見度的降低逐漸模糊,但是偏振成像清晰度受大氣能見度的影響較弱,在低能見度及后向散射條件下或者某些特定方向上優(yōu)勢(shì)更為突出。根據(jù)偏振成像的清晰度對(duì)觀測(cè)方向較為敏感這一屬性,可通過仿真分析指導(dǎo)航天傳感器選擇特定的方向進(jìn)行偏振探測(cè),可以充分發(fā)揮偏振成像的優(yōu)勢(shì),提升霧霾條件下航天對(duì)地偏振遙感的目標(biāo)識(shí)別能力。 為檢驗(yàn)偏振仿真結(jié)果的有效性,還給出了多種仿真效果檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法,并將偏振仿真圖像和實(shí)際航拍的偏振反射率圖像進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了偏振成像仿真過程的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O436.3
【目錄】：

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