逐像元自适应增益成像系统的星上辐射定标方法

逐像元自适应增益成像系统通过在每个像元的电子链路中集成四档不同容积的积分电容,可以在确保高信噪比的前提下实现大动态范围的遥感成像需求。此成像系统在发射前测试时,由于甚低增益(ULG)的动态范围过大而实验室积分球能量有限,只能通过与低增益(LG)的比例系数递推来间接对ULG后半量程的输出特性标定;星载太阳定标器反射能量过大会导致高增益(HG)和中增益(MG)输出饱和也无法直接测定辐射定标系数,只可通过比例系数推定。提出一种星上增益比例系数测定的方案,分别利用四档增益的输出作为特征对实验图像分类,将不同成像目标的输出码值作为多个定标能级,利用最小二乘法线性拟合相邻增益输出后得到相邻增益的比例系数。此方案验证了实验室增益比例系数测定结果,同时在外场成像实验中用该方法计算得到的比例系数用于相邻两档增益中较低增益图像反演较高增益图像,结果与实际较高增益图像对比归一化均方误差大部分小于0.01、两图像结构相关系数基本在90%左右、数据相关系数达到90%。证明该方法测定的相邻两增益比例相关系数有较高准确性,在星上辐射定标时用于高增益辐射定标系数的递推求取有极大的可行性,解决了星上不能直接对HG、MG辐射定标的问题。

移动刀刃法检测垂直扫描方向成像光谱仪像方MTF探讨

描述成像光谱仪系统空间分辩率优劣的关键参数是系统的调制传递函数—ＭＴＦ，ＭＴＦ的检测是一个古老而又困难的课题。首次在有限视场的输入景物下通过移动刀刃法对扫描成像过程中垂直扫描方向系统像方ＭＴＦ的检测进行了分析和模拟计算。

用对比度表征成像光谱仪垂直扫描方向传递性能的探讨

首次由单元探测系统的像方线扩散函数ＬＳＦ出发得到多元探测系统空间采样方向系统的特征矩阵，并由此得到已知正弦波输入所对应的系统输出，从另一个侧面证明了系统在这一方向上不具有调制传递函数ＭＴＦ存在的条件。

FY-3A中分辨率光谱成像仪热红外通道的多探元辐射定标

FY-3A中分辨率光谱成像仪(MERSI)红外通道采取40探元跨轨并行扫描方式,针对其辐射定标要比传统单元探测器的辐射定标复杂的问题,研究了MERSI红外通道的多探元辐射定标方法。首先,基于星上黑体观测进行逐探元的辐射定标处理,消除探元辐射响应差异条纹;然后,利用各探元与基准探元光谱响应对不同温度黑体光谱辐亮度建立比值关系,基于其随着辐亮度呈非线性变化的关系,对逐探元定标后图像进行探元光谱差异的辐亮度归一化补偿,从辐射机理上最大限度地消除图像条纹,实现了多探元观测目标辐射信号的光谱响应差异归一化。为了验证MERSI红外通道辐射定标精度,文中还利用同时过星下点观测(SNO)交叉定标方法,将MERSI定标结果与美国Terra中分辨率成像光谱仪(MODIS)定标结果进行比对,结果显示,相对于后者,MERSI的红外通道亮温高1K左右,认为这可能与两者的通道带宽不同有关。

海洋溢油模拟目标的紫外反射特性研究

海洋溢油是一种破坏性极大的海洋污染物,对它的监测一直是海洋遥感的重要内容之一,通过反射率强弱来区分溢油区域和未污染海面即为常用的方法。文章针对海洋溢油的紫外反射特性展开研究,并建立了相应的光谱测量实验系统,选择合适的实验条件和环境后对海洋溢油的4种模拟目标(汽油、煤油、柴油、润滑油)的紫外波段反射光谱进行了测试。通过对实验数据的处理和分析,得到这4种模拟目标在紫外波段的反射特性,并和同样实验环境下测得的水反射特性进行了对比。实验结果表明,油膜在紫外波段的反射率和水存在较为明显的差异,差异值主要由油种和油膜厚度所决定。该实验方法同样适用于真实溢油目标,这为今后利用紫外波段对海洋溢油进行遥感监测积累了一定的理论和实验基础。

光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究

精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测,采用推扫式成像方式,工作波段范围覆盖400~1 040nm,空间维视场像元总数为1 024,共设置256个光谱通道,光谱采样步长为2.5nm。针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题,基于光谱特征曲线匹配思想,提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验,采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。以大气氧气吸收763nm波段为例,介绍了在轨光谱定标的步骤。给出了太阳夫郎和费517nm、Pr-Nd玻璃685nm和氧气吸收763nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果:三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近,约为0.6nm;中心波长漂移方向和大小各异,分别为0.707,-0.369和0.293nm;对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合,763nm通道标准偏差小于另外两个通道,三个通道的光谱定位精度较高优于0.176nm。为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。

海面溢油紫外推扫相机航空遥感监测校飞结果分析

海面溢油是最常见的海洋污染物之一,对这类污染进行遥感监测并做出早期快速预报十分重要。研制并验证一种新型的紫外航空遥感推扫成像的方法:在2008年紫外氮化镓(GaN)基512元线列阵探测器关键技术获得突破的基础上,于2009年研制成功一台推扫成像的紫外原理样机(包含2个可见光波段),紫外波段的瞬时视场角500μrad,视场角15°,在一个标准太阳常数下信噪比不小于2 500。在黄海日照近岸海域完成的航空校飞表明,海面溢油目标的紫外推扫图像清晰可辨,达到相机预期设计的全部技术指标,成功验证紫外GaN基线列探测推扫成像技术的可行性;还表明高探测灵敏度的紫外推扫成像技术能够适用于监测海面溢油的薄油膜污染,为未来航空甚至空间平台条件下监测海洋以及内陆水体的溢油污染提供一种新型的光学遥感探测手段。

采用帧转移CCD的Smear校正通道恢复饱和图像通道的方法研究

海洋水色遥感应用对光学遥感仪器提出了高灵敏度与高精度的要求。本文研究的可见近红外成像光谱仪采用推扫扫描的方式,从而获得了较高的灵敏度;通过对系统进行杂散光定标和校正实现高精度测量。杂散光校正算法要求图像中所有目标信号不能饱和。由于仪器的动态范围针对水色目标设置,因而大部分图像通道高亮度的云目标信号会饱和,导致杂散光校正算法无法获得较好效果。以一台基于帧转移面阵CCD的推扫式可见近红外成像光谱仪为研究对象,通过分析系统设置的CCD Smear校正通道的成像机理,论证了在不同光源下Smear通道和各图像通道间均存在线性相关性,进而提出了一种利用Smear校正通道来恢复各图像通道饱和信号的方法,为星上高光谱图像的杂散光校正提供有效的数据源,也为饱和图像恢复提供了一种较为可行的方法。

新生儿及婴儿复杂先天性心脏病的双源CT诊断

目的:探讨双源CT(DSCT)对新生儿及婴儿复杂先天性心脏病的诊断价值。材料和方法:18例新生儿及婴儿复杂先天性心脏病,年龄7d～20个月,采用DSCT心电门控下对比增强完成心脏检查,舒张末期重建原始图像,并在图形图像工作站完成多平面、最大密度投影和三维容积漫游处理。同期所有病例均完成超声心动图检查,1例进行心导管检查,8例进行手术治疗、结果:18例复杂先天性心脏病中DSCT共检出90处心内外结构异常,超声心动图检出65处。9例经手术、血管造影证实的心内外结构异常共50处,DSCT检出其中的心内畸形14/16处、心室大血管连接异常3/3处、心外血管异常30/31处,超声心动图分别检出16/16处,3/3处和17/31处,DSCT与超声心动图联合应用的诊断准确率为98%、结论:DSCT是新生儿及婴儿复杂先天性心脏病检查的一种良好无创影像技术,对血管病变诊断优于超声心动图,对心脏本身以及心脏大血管连接的诊断与超声心动图相当,两者联合应用可在绝大多数病例中避免创伤性的心血管造影。

宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。

基于线扩散函数矩阵的成像光谱仪图像矫正方法

大视场推扫式成像光谱仪的驻留时间长,覆盖范围大,能比较好地满足海洋遥感的要求。但沿轨和穿轨方向上调制传递函数的差异导致了成像中的"拖影"现像。通过实验获取了系统的线扩散函数;利用插值法构建矩阵来描述系统穿轨方向上的成像特性;使用遥感图像"拖影"区域的梯度平方和作为判别依据对矩阵的系数进行调整;最后使用矩阵对遥感图像进行了矫正。从矫正后的图像来看,"拖影"现像已基本被扣除,证实了该方法的有效性。

用8.0-9.3μm遥感数据反演地温的分裂窗算法性能分析

新一代＂图谱合一＂的星载遥感传感器＂推扫式宽视场成像光谱仪＂设置了CH18（8.125-8.825μm）和CH19（8.925-9.275μm）这2个波长在10μm以内的热红外通道用于地温反演。为了验证传统的针对10-14μm大气窗口的分裂窗算法在8.0-9.3μm大气窗口的适应性,介绍了基于Sobrino,Franca＆Cracknell和Becker算法的3种分裂窗算法;针对8.0-9.3μm大气窗口的分裂窗波段设置进行了参数计算公式的修正;并结合MODTRAN提供的热带模型、中纬度夏季模型、中纬度冬季模型、极地夏季模型、极地冬季模型和1976美国标准大气等6种标准大气模型,验证了各算法的地温反演精度。结果表明,Franca＆Cracknell和Becker算法的误差在2 K以内,可以较好地移植于CH18和CH19的分裂窗反演地温;但现行的3种分裂窗算法都难以保证地温误差小于1 K的要求。

护理干预在老年冠心病患者双源CT增强检查中的作用

随着人口老龄化社会的到来，心脏病变在老年人中发病率所占比例也越来越高，而冠心病是动脉粥样硬化导致脏器损害的最常见类型，是严重危害人类健康的常见病。双源CT是一项最新技术，其极高的图像时间空间分辨率，使其成为心脏冠状动脉检查最好的无创影像方法。

使用背照减薄型CCD的色散型超光谱成像光谱仪中近红外波段干涉条纹现象的研究与校正

使用背照减薄型CCD器件的色散型超光谱成像光谱仪在近红外波段会出现条带状干涉条纹，严重影响其在近红外波段附近的光谱分辨率。为解决该现象，建立了类似于法布里-珀罗干涉仪的多光束干涉模型，估算出700～900 nm范围内干涉条纹的强度分布并以实测数据对该模型进行了验证，分析了CCD光敏区厚度和干涉现象之间的关系。在此基础上，采用包括频域滤波在内的改进的平场校正算法，对干涉条纹的图像进行了校正，在751.83～1010.04 nm的范围内，校正效率达到96.6％，试验结果表明，该算法可有效的消除超光谱成像光谱仪近红外波段上的干涉条纹现象，提高光谱分辨率。

一种针对使用背照减薄型CCD器件色散型成像光谱仪的星上光谱定标方法(英文)

使用背照减薄型CCD器件的色散型成像光谱仪在近红外波段会出现呈条带状干涉条纹现象,该干涉条纹对入射光波长分布敏感,空间频率稳定,特别适用于微小光谱偏差的测量与校准。针对一台光栅色散型推扫式成像光谱仪样机,先估计出条纹分布的规律,再以此为基础,采用频域滤波、最小二乘拟合等方法提取干涉条纹中包含的相位信息,以此作为光谱定标的辅助参数。实验表明,当入射光强变化达到130%以上时,拟合谱线位置的不确定度最大为0.007 3 nm,模拟光谱位置改变后,以汞灯谱线作为基准光谱位置曲线,测得拟合算法的最大误差为0.135 8 nm,该结果证明,干涉条纹拟合定标方法可有效减少定标系统对光源稳定性的依赖,提高对光谱维微小偏移量的检测精度。

不适用碘对比剂患者的双源CT冠状动脉成像

目的探讨双源CT应用钆喷酸二葡甲胺对不适用碘对比剂患者冠状动脉成像的可能性。方法分析了30例怀疑冠状动脉病变患者行钆喷酸二葡甲胺双源CT冠状动脉成像的图像质量和冠状动脉病变。结果 30例患者均可见冠状动脉主干及其分支的强化,增强效果优秀7例,增强效果好21例,增强效果欠佳2例。5例可见非钙化斑块或者钙化,并可见冠状动脉管腔狭窄征象,冠状动脉起源异常1例,冠状动脉-肺动脉瘘1例,肌桥18例。结论对于不适用碘对比造影剂的患者,怀疑冠状动脉病变时,在肾功能情况良好的前提下,可以利用钆喷酸二葡甲胺进行双源CT冠状动脉成像。

一种基于对称性边缘的多光谱图像配准方法

多光谱成像技术是遥感领域的一项重要技术。多光谱图像配准技术可以提高遥感图像的应用效率和能力。基于边缘结构在多光谱图像中较为稳定这一特性,提出了一种基于对称性边缘的多光谱图像配准方法,该方法主要包含'图像比例调整'、'对称性边缘提取'和'互信息配准'等三个步骤。基于天宫二号宽波段成像仪的遥感数据设计了一种多子图配准方案,验证了所提方法在可见光、短波红外和长波红外三个谱段之间图像配准的有效性。设置对比实验,将所提配准方法与其他多光谱图像配准方法进行比较,结果表明该方法在天宫二号宽波段遥感图像的配准中具有较高的精度。

我行随我,新加坡

应新加坡国家旅游局的邀请，2月24日-3月1日，本人赴新加坡实地采访当地的旅游文化。向来工作、游玩两不误的我迷醉于海洋生物园中的可爱精灵，脑袋里制定着偷一只水母做宠物等N种计划；流连于多姿多彩、千奇百怪的环球影城中，追着自己喜欢的明星合照；震撼于悬空摩天轮中绝美景色，幻想着美轮美奂的摩天轮婚礼；徜徉于各酒店的室外游泳池，

TDI遥感图像中畸变像移模糊的去除

采用离轴三反射结构的大视场空间相机存在较大的光学畸变,导致引入时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)技术的面阵探测器在推扫成像时产生像移模糊。根据畸变引起的TDI成像退化原理,将畸变像移模糊转化为非均匀运动模糊,通过求解像移路径计算初始模糊核,将其作为先验信息,建立半盲复原模型进一步细化模糊核。利用初始模糊核复原的粗略图像边缘指导模糊核的细化,提出一种多方向权重异性的全变差模型提取图像结构信息。为了增强先验信息对模糊核细化的约束,构建了含有初始模糊核的正则项,使模糊核的估计不过度依赖于图像内容,采用多尺度迭代方法求解。最后用正则化约束的非盲反卷积方法去除图像模糊。实验结果表明:与现有的几种去模糊算法相比,所提方法的去模糊效果不仅清晰自然且对不同样本图像的模糊核估计更稳定。

静轨图像消旋算法及其验证方法

我国正处于海洋高频观测的发展阶段,作为海洋观测的一个重要途径,静止轨道海洋成像辐射计的发展具有重要的战略意义。本文分析了静止轨道二维指向面阵成像光学系统所引入的像旋误差,提出了针对面阵误差的图像消旋算法,并且给出了消旋算法有效性的验证方法。经验证,本文提出的消旋算法,消除了39%像面旋转的影响,可以大大提高二维指向成像的地理定位精度,提升遥感仪器的准确度,因此本工作为二维指向面阵成像系统后续图像处理奠定了基础。