Orientation Angle of Molecules at Hexadecane-Water Interface Studied with Total Internal Reflection Second Harmonic Generation

取向角度是在接口反映分子的结构的一个重要参数。以便获得这个参数，第二包括第二泛音代(SHG ) 订非线性的分光镜的技术并且加频率产生震动的光谱学(SFG -- 对) 成功地从各种各样的极化通过非线性的信号的分析被使用了。在一些 SHG 和 SFG -- 对实验，全部的内部思考(TIR ) 配置被采用了得到提高的信号。然而，极化分析和在 TIR 配置下面的界面的分子的取向角度的计算的详细过程上的报告仍然是很少的。在这份报纸，我们在 TIR 和 Non-TIR 下面在 hexadecane 水接口测量了二个分子的取向角度试验性的配置。在 TIR 配置从极化分析测量的结果在于，那些从 Non-TIR 配置获得了。这个工作在 TIR-SHG 配置下面在接口在分子的取向角度的决心表明极化分析的可行性和精确性。

引入旋转二面角模型的极化SAR七分量分解方法

在排列方向与传感器飞行方向不平行的建筑物区域(即非平行建筑),常规的二面角散射模型基于反射对称的条件,无法准确描述非反射对称成分的电磁波散射过程,相干矩阵中的T 33项被归因于体散射成分,造成城区建筑物体散射高估的现象。现有极化分解模型大多采用扩展体散射模型的方式来构建倾斜城区非反射对称分量,此类方法能降低建筑物区域体散射,但同时也会导致森林区体散射的低估。从对倾斜城区建筑物建模的角度出发,在不改变已有体散射模型的基础上,提出一种定向角补偿的各向同性二面角模型,该模型能解释极化相干矩阵T 23项的实部,且能描述城区具有不同方位角的建筑物的散射过程。在此基础上,将此二面角散射模型与Singh提出的六分量分解模型相结合,扩展一种新的七分量分解模型。文中选取L波段ALOS-2/PALSAR-2全极化数据,分别在旧金山实验区、长沙实验区进行引入旋转二面角模型的七分量分解实验。实验结果表明,在倾斜的建筑物区域,文中提出的方法能有效改善体散射高估的情况,并能有效地区分倾斜建筑物和森林,对识别和提取城区建筑物具有重要的意义。

SAR图像独立极化方位角整合的极化目标分解法

基于物理模型的极化目标分解方法由于其物理意义明确且易于实现,成为了极化SAR非相干极化目标分解的主流方法之一,然而这类方法在大方位角城市建筑区域往往存在体散射过估计和散射机制模糊问题,为此,本文提出了一种基于独立极化方位角整合的六分量极化目标分解方法。该方法不再采用极化方位角补偿的策略,而是引入3个独立的极化方位角分别对偶次散射模型、偶极子模型和四分之一波模型进行描述,得到了更一般的改进的偶次散射模型、广义偶极子模型及广义四分之一波模型。本文方法简化了表面散射模型和偶次散射模型,在降低未知变量的同时,有效地解耦了各散射分量;所采用的6种模型完全解释极化相干矩阵的9个元素,充分利用了极化相干矩阵信息;分析了极化相干矩阵主对角线元素的旋转不变性,利用该性质避免了极化方位角参与计算,同时分解过程避免了除法导致的计算异常,保证了极化分解结果的稳定性。利用GF-3和UAV SAR全极化数据进行试验,试验结果表明,本文方法能够在保证森林植被、海洋水体等自然区域的主导散射正确提取的情况下,有效地改善城市建筑特别是大方位角建筑区域的体散射高估问题,总体分解结果更为符合实际地物散射过程。

仿生偏振光定向算法及误差分析

基于标准大气偏振模型,研究了仿生偏振光定向原理,推导了当载体倾斜时的航向角计算方法,分析了各项误差源对航向角估计误差的影响。结果表明:若已知载体的水平角,可根据偏振角解算出载体航向角;引起定向误差的主要因素来自于仿生偏振光传感器误差和载体的水平角误差,太阳位置误差的因素可以忽略;当太阳高度角小于50°、载体水平角小于20°时,仿生偏振光定向的精度约等于偏振角的测量精度,即定向精度约为0.2°。

基于极化相似度的全极化SAR自动目标识别算法

提出了一种基于极化相似度的全极化SAR自动目标识别算法,并利用仿真得到的全极化SAR数据进行了识别实验。该方法将极化相似度量引入到局部极大值匹配算法中,有机地结合了散射中心特征点的空间域和极化域的信息。针对目标绕雷达视线的旋转,以及系统极化测量误差引起的极化倾角变化,给出了极化倾角估计和补偿算法,并实验研究了极化倾角对识别结果的影响。仿真识别结果表明,全极化数据的平均识别率明显优于单极化,证明了该算法的有效性。

利用极化方位角特征的高分辨极化SAR目标增强研究

针对高分辨极化SAR目标增强问题,提出一种利用极化方位角特征的增强方法。首先,利用圆极化法提取极化SAR图像像素点的极化方位角特征;其次,通过"方位角归零化"获得像素点在零度极化方位角下的散射矩阵值。对比归零化前、后目标及杂波区域内部像素点极化特性聚集程度的差异,阐述了利用极化方位角特征进行目标增强的原理;再次,统计获得目标及杂波区域的平均极化特性,采用非线性最优化方法实现了目标增强;最后,基于ADTS全极化SAR实测数据验证了本文方法具有优良的目标增强性能。

由地形坡度引起的极化方位角偏移的估计

对于分布目标而言,雷达视角和地形坡度的变化会引起极化方位角的偏移,相反,在雷达视角一定的情况下,可以根据极化方位角的变化来估算地形变化。因此,针对由地形坡度引起的极化方位角的偏移,分析了多种极化方位角估计算法,并综合评价各类估计方法的优缺点,同时讨论了影响极化方位角估计精度的因素以及极化方位角信息的应用潜力。

基于极化SAR数据的海浪信息反演

基于C波段极化AIRSAR数据,采用性能较好、计算简便的圆极化法提取极化方位角,利用极化SAR数据的反演算法反演海浪参数。将反演的海浪参数与NDBC浮标测得数据进行比对,结果显示两者反演海浪参数较为一致,精度符合海浪观测要求。同时,对海岸岬角在海浪传播过程中的折射作用进行了分析,发现海浪由开放水域向近岸浅水域传播过程中受到海岸岬角折射影响较大,结果符合近岸海浪传播特征。

基于改善极化相似性的极化SAR目标增强新方法

针对高分辨极化SAR目标增强问题,该文提出一种基于改善极化相似性的目标增强新方法。利用Huynen分解、极化方位角提取及极化方位角归零化处理消除了扰动分量、相干斑噪声及极化取向等因素对像素点极化特性的影响,改善了极化SAR图像同类区域内部像素点的极化相似性。与已有方法相比,该方法克服了区域内部像素点极化特性不一致对高分辨极化SAR目标增强的影响,可以获得理想的目标区域整体增强效果。利用全极化SAR实测数据验证了该文方法的优良性能。

天空偏振模式对仿生偏振光定向的影响及实验

针对工程应用中仿生偏振光罗盘易受天气和太阳位置等因素的影响,存在定向精度低、稳定性差等问题,研究了天空偏振模式对偏振光定向的影响机理。建立了含有偏振模型误差的偏振光定向模型,推导了仿生偏振光罗盘的航向角解算方法;然后系统分析了模型误差对偏振光定向精度的影响机理,指出了载体水平角和太阳高度角是决定模型误差影响程度的主要因素;最后设计了静态实验与跑车测试,评估了不同水平角和太阳高度角时,模型误差对偏振光定向精度的影响。结果表明:当太阳高度角hs<40°时,偏振光定向误差为0.729°;当40°<hs<75°时,误差为3.764°;精度明显降低。另外,载体水平角越大,模型误差角对定向精度的影响程度也越显著;载体水平时,定向误差为0.323°,而倾斜后误差增大为1.352°。文中对仿生偏振光定向的影响机理分析为补偿偏振模型误差,实现高精度偏振光定向提供了理论依据。

人造目标圆极化SAR成像特性研究

本文推导了椭圆极化雷达散射矩阵与线极化散射矩阵之间的变换公式,分析计算了目标圆极化散射特性随目标定向角和轴比变化曲线。分析了三面角、二面角、偶极子(线状体)、圆柱体等目标的圆极化雷达散射特性,确认圆极化散射矩阵中各极化分量散射幅值(绝对值)均不随目标定向角变化,偶极子(线状体)目标圆极化散射矩阵各极化分量具有均衡的散射特性;三面角与二面角反射器圆极化散射能量呈现互补关系,三面角交叉极化强,二面角同极化强;圆柱体圆极化雷达散射交叉极化散射能量较大。对公路斜拉桥、舰船、圆柱铁桶等目标圆极化SAR图像进行分析判读,各目标圆极化SAR成像结果与圆极化雷达散射特性分析结果一致,揭示了圆极化SAR固有的目标成像特性。

引入极化方位角特征的极化SAR图像分类

针对传统的基于散射机理的极化SAR图像分类方法易导致与雷达方位向具有一定倾角的建筑物(简称定向建筑物)被错划为森林等体散射类型的问题,提出一种引入极化方位角特征的分类方法。利用四分量分解模型并引入极化方位角补偿技术把像元划分为相应的主散射类型;定义一种极化方位角标准差参数作为区域匀质性测量指标,利用该参数从体散射类型中区分出定向建筑物类型;并在此基础上将Wishart分类器应用于极化SAR图像分类。采用E-SAR系统获取的L波段全极化数据进行实验,并与传统分类方法进行对比。定性和定量的比较结果表明,提出的方法不仅保留了传统分类方法的优势,且很好地解决了定向建筑物与森林的分类混淆现象。

高斯-谢尔模型光束在海洋湍流中偏振传输特性

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射原理和光束的偏振相干统一理论,研究了高斯-谢尔模型光束在Kolmogorov海洋湍流中传输时偏振特性的变化规律,得出了保持偏振特性不变时的条件.在此基础上,研究了完全偏振线偏振光与圆偏振光在海洋湍流中的偏振传输特性,结果表明:在Kolmogorov海洋湍流下,完全偏振的高斯-谢尔模型光束的偏振特性不受海洋湍流影响.

用于地面坡度测量的极化SAR方位角近似估计方法

为了解决求解极化方位角经典方法计算量大的缺点,在分析了极化方位角与地面散射回波功率关系的基础上,提出了极化方位角近似估计方法,并进行了计算机仿真.通过与全局搜索法、极化响应法比较的结果表明,近似估计算法计算量大幅减少且不降低结果精度.

基于梯度方向直方图的干枯植物与裸土偏振光谱识别研究

从地物光谱图像识别的关键问题出发将改进的梯度方向直方图(光谱梯度方向直方图)与“光谱总反射率”应用到偏振光谱识别研究中实现了对 5 种干枯植物与 3 种裸土的识别.在研究中先联合光谱梯度方向直方图特征向量的模与光谱总反射率进行层次聚类分析可以识别 6 种研究对象再单独利用光谱梯度方向直方图特征的模进行层次聚类分析识别其余 2 种研究对象从而可以实现全部研究对象偏振光谱识别.

基于极化方向角的地形坡度的估计

SAR数据处理中,地形坡度信息是重要的地形参数。利用SAR影像提取地形坡度的主要方法分为雷达干涉测量(InSAR)和雷达极化(PolSAR)测量,其中雷达极化测量包含正交双轨道全极化SAR测量和单轨道全极化SAR测量。文章结合极化方向角及Lambertian后向散射模型得到的距离向坡度与方位向坡度之间的关系,从而反演方位向与距离向坡度。实验选取了覆盖青海省治多县的两景全极化ALOS-PALSAR数据进行实验。结果表明:反演得到的地形坡度与利用InSAR技术得到的地形坡度能较好地吻合。

取向电工钢不同剪切角度的磁性能研究

研究了35Q155、30QG120牌号取向电工钢不同剪切角度和剪切应力对磁性能影响的变化情况,结果表明:铁损P1.7/50随着剪切角度的增大而呈上升趋势;磁极化强度J800随着剪切角度的增大而呈下降趋势;但是在剪切角度10°以内,剪切角度和剪切应力对磁性能影响较小。

部分相干圆刃型位错光束在生物组织中的偏振特性

以推导的在生物组织中部分相干圆刃型位错光束传输时的交叉谱密度矩阵元,研究了传输中不同光束参数(光束波长λ、位错数目n_(dis)、空间自相关长度σ_(yy))对不同场点之间偏振特性的影响。部分相干圆刃型位错光束波长和位错数目不影响偏振态的初始值,而不同空间自相关长度的光束初始偏振态不同。随着传输距离增加,空间同一点的偏振态经历明显的起伏变化后最终趋于与源处一致,空间不同两点间的偏振态最终趋于一不同于初始值的定值。与远红外光和紫外光相比,可见光和近红外光更适合作为生物医学疾病诊疗的目标光束。位错数目越大,各偏振特征参量极值间距越大。空间自相关长度σ_(yy)与σ_(xx)的相对大小会影响偏振度的大小及变化趋势。

极化方位角补偿信息支持下的植被参数反演

SAR图像中散射目标的散射矩阵受极化方位角(POA)的影响会改变散射体的散射特性,散射矩阵是极化干涉SAR(PolInSAR)估计不同极化状态下复相干性的基础。本文根据极化方位角产生机制,建立了多视情况下基于极化方位角补偿的极化干涉相干性估计模型,分析极化方位角补偿对相干性估计方法和不同散射机制下相干性估计的影响程度,研究基于三阶段法与极化方位角补偿的植被参数反演。利用L波段SIRC全极化SAR图像为试验数据验证极化方位角补偿对极化干涉相干性估计和植被参数反演的可行性。试验结果表明,极化方位角补偿能够改变不同极化状态相干性分布规律,提高相干直线拟合精度,可改善植被参数反演的可靠性和合理性。

对称缺陷复合光子晶体的偏振特性研究

用传输矩阵法研究了在不同入射角时对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构s偏振和p偏振的光传输特性。计算结果表明:对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构中的禁带出现两个完全共振透射峰。随着入射角的增大,s光和p光的带隙中心和透射峰都向高频方向移动,s光的带宽增大,p光的带宽减小,但带隙中心始终相同。通过微小地改变入射角可改变透射峰的频率和偏振态。此结果为该结构实现双通道方位开关和偏振器提供了理论依据,也为拓宽该结构带隙和得到所需要的偏振光提供了理论基础。