一种改进的神经网络非均匀性校正算法

传统的神经网络校正算法对于线列焦平面阵列的非均匀性校正效果并不理想。因此,本文针对扫描型成像系统对传统神经网络算法进行了改进,将局部中值处理作为期望输出,逐列进行系数更新和校正,获得了很好的结果。改进后的算法收敛速度快,适合于线列焦平面阵列的非均匀性校正。实验结果显示了该算法的良好校正效果。

一种改进的自适应非均匀性校正算法

针对扫描型红外成像系统的特点,对局部恒定统计校正算法进行了研究和改进。新算法在原算法的基础上增加局部像素处理,可以单帧内完成非均匀性校正。仿真结果表明该算法能够有效地去除非均匀性引起的横条纹,并且算法具有很好的实时性,能够满足高速实时图像处理的要求。

扫描型红外成像系统成像方法分析

对扫描型红外成像系统设计中采用的成像方法进行了研究,针对设计中的若干具体问题进行了详细分析,采用FPGA实现数据采集、处理、输出流水线操作,极大地减少了图像噪声,减少了数据处理时间。该成像方法及数据处理过程在某红外热像仪中得到了验证,给出了热像仪的成像结果。

高分五号卫星多角度偏振相机最优化估计反演:角度依赖与后验误差分析

多角度偏振相机(directional polarimetric camera, DPC)随高分五号卫星已经成功发射并持续获取全球观测数据.针对DPC在陆地气溶胶反演领域的应用需求,本研究基于多参数最优化估计反演框架,引入信息量和后验误差分析工具,讨论了DPC观测信息量对角度的依赖,给出了地表和气溶胶参数的后验误差,并分析了后验误差的影响因素.研究表明:1)卫星观测信息量随观测角度个数的增加显著提升, DPC多角度观测比单角度观测的总DFS(degree of freedom for signal)平均提高了5.45; 2)气溶胶反演比地表更依赖于卫星观测几何,散射角覆盖范围越大,观测包含的气溶胶信息量越多; 3)反演参数的后验误差随观测角度个数的增加显著降低,而气溶胶模型误差对后验误差的影响并不显著.总体来说,观测误差是影响反演结果不确定性的主要因素.本研究对DPC多角度偏振观测的反演能力以及反演不确定性进行了系统的定量评估,为DPC在轨测试及反演算法开发提供参考.

卫星遥感中不同偏振量对气溶胶反演的影响分析

偏振探测是提高气溶胶卫星遥感能力的重要途径。作为目前全球重要的偏振数据源,我国高分五号卫星搭载的多角度偏振探测仪(DPC)能够测量不同的偏振量,包括Stokes矢量偏振分量、偏振辐亮度(L_(p))和线偏振度(DOLP)。各偏振量所包含的有效信息和测量误差不同,进而影响气溶胶参数的反演精度。针对此,在最优估计反演框架下,利用信号自由度(DFS)和后验误差定量化分析了各偏振量对气溶胶参数反演的影响,为后续DPC气溶胶算法开发提供参考。研究结果表明:Stokes矢量包含的信息量最高,其次是线偏振度和偏振辐亮度,相应的气溶胶总DFS分别为7.5,6.1和5.2;采用不包含偏振方向信息的L_(p)反演时,复折射指数虚部和粒子谱有效方差的信息量比采用Stokes矢量和DOLP反演时显著下降,表明这两个参数对偏振方向和测量误差敏感,增加偏振方向信息和降低测量误差能够有效提高这两个参数的可反演性;偏振方向的探测对提高气溶胶遥感能力有重要价值,采用L_(p)和DOLP反演时,气溶胶各参数的后验误差比采用Stokes矢量反演分别增加67.6%和65.5%,其中细模态体积柱浓度和粒子谱有效半径受到的影响最大;在全部气溶胶参数中,复折射指数实部后验误差最小,虚部的反演不确定性最大。总体来说,细模态气溶胶的三个参数(体积柱浓度、复折射指数实部和粒子谱分布有效半径)在三种偏振量反演情况下平均DFS均大于0.85,能够较好的通过DPC观测反演得到,而粗模态气溶胶反演与气溶胶类型有关,参数反演不确定性较大。

基于CLAHE的红外图像增强算法

针对原始红外图像信息在压缩转换中数据信息丢失或弱化的问题,提出一种基于CLAHE(对比度受限自适应直方图均衡)的红外图像增强算法。该算法首先对14位原始红外图像的像素灰度级进行调整,然后通过CLAHE算法获得基图像,再通过原始图像与双边滤波后图像的差值获得细节图像,进一步通过高斯滤波算法滤除细节图像的噪声,最后合成得到输出图像。仿真结果显示:通过该算法,原始图像的对比度及边缘细节信息得到很大程度的增强。本文算法的图像增强效果优于PE算法和CLAHE算法。

气溶胶细粒子比偏振遥感最优化反演方法研究

针对PM2.5遥感模型对气溶胶细粒子比FMF(Fine mode fraction)参数的需求,结合多光谱偏振传感器对大气探测的优势,基于最优估计OE(Optimal Estimation)反演框架,提出了一种基于线偏振度(Degree of Linear Polarization)测量的FMF最优化反演方法。采用矢量化的辐射传输模式UNL-VRTM进行地基天空光的线偏振度观测模拟,分析了线偏振度对FMF参数的波段敏感性,并基于仿真数据开展了算法的反演测试。研究结果表明:偏振测量在长波近红外波段对FMF的敏感性高于可见光波段;基于OE框架的FMF反演算法具有良好的闭合性;在地基天顶观测模式下,引入线偏振度测量参与反演能够有效提高FMF的反演精度,FMF反演误差从1.4%下降到了0.18%。最优化反演方法对于气溶胶遥感具有一定的潜力和可行性,有望成为提高PM2.5遥感监测能力的新途径。