三种植被冠层二向反射分布函数模型的比较

随着定量遥感技术的发展,描述森林冠层二向反射分布函数(BRDF)的机理模型越来越多。该研究采用3种植被冠层BRDF模型——DART模型、4SCALE模型和MGEOSAIL模型,模拟了不同郁闭度样地在红光、近红外波段各个观测角度下的场景反射率,并比较分析了不同BRDF模型的适用性和局限性。结果表明:MGEOSAIL模型只适于模拟样地郁闭度较小、林木个体较大条件下的场景反射率,且热点效果不十分明显;DART模型和4SCALE模型适于任何郁闭度条件下的场景反射率的模拟,并且精度较高;4SCALE模型模拟的场景反射率介于DART模型模拟的1次散射与5次散射之间。这3种模型在模拟近红外波段的场景反射率时,均存在"碗边"效应。

基于随机表面微面元理论的二向反射分布函数几何衰减因子修正

现有几何光学方法的二向反射分布函数BRDF(bidirectional reflection distribution function)模型在计算阴影遮蔽效应时普遍应用Blinn几何衰减效应假设,其等倾角V形槽近似得出的分段折线形式的几何衰减因子导致BRDF曲线存在较大的误差.基于倾斜角随机高斯分布的微面元理论提出了一种新的几何衰减模型,得出了积分形式的几何衰减因子表达式,数值模拟比较了Blinn几何衰减因子与修正后的积分型衰减因子以及对应的BRDF模型曲线.结果表明:提出的几何衰减因子在物理合理性以及模拟精度方面都有明显提升,使BRDF模型曲线与已有BRDF数据之间的标准误差由0.0636减小到0.0084.

涂层表面偏振双向反射分布函数的多参量混合模型

为了表征不同涂层表面的偏振光学散射特性,在基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型的基础上,针对不同涂层样品提出了一种适用范围更广的多参量偏振双向反射分布函数模型.采用遗传算法对实验数据进行模型参量拟和.实验结果表明,对几种不同的涂层样品,这种多参量模型的模拟计算结果与测量结果均能较好吻合,可以为后续的目标偏振特征提取与识别工作提供参考.

粗糙表面偏振二向反射分布函数的影响参数及其反演

针对目标偏振二向反射特性研究中模型参数难以准确确定的问题,分析了粗糙表面偏振二向反射分布函数的影响参数,并通过理论推导和仿真计算,研究了各参数对粗糙表面散射特性的作用机理。总结分析了现有参数反演方法,针对现有方法存在的理论缺陷,在P-G(Preist-Germer)模型的基础上,提出了利用"相对偏振分量-角度"的相关关系进行参数反演的方法,设计了参数反演算法,进行了标准反射板和绿漆表面的偏振二向反射特性测试实验,并根据实验数据进行了参数反演和模型验证。实验结果表明,改进的参数反演方法可准确反演所有模型参数。利用反演参数进行模型验证,结果显示模型预测数据与实验数据具有较好的吻合度,验证了模型的准确性。

目标粗糙表面偏振二向反射分布函数实验研究方法改进

由于利用传统pBRDF(polarimetric Bidirectional Reflectance Directional Function,偏振二向反射分布函数)的测试方法效率较低,精度不高,难以满足研究需要,因此基于自主研发制造的二维转台系统,设计了散射光Stokes参量及pBRDF矩阵的新的测试方法,以提高测试效率和精度。该方法将单点测试次数由传统方法的16次降低到4次,测试效率更高,根据Muller矩阵的对称性进行数据处理,反演精度更高。设计了实验验证方法。验证实验的实验对象包括标准反射板、绿色功能涂层。实验结果验证了所提测试方法的准确性及有效性,为今后目标粗糙表面pBRDF模型的改进提供了高精度的实验支撑。此外,分析实验数据可知,反射光的强度曲线与偏振分量曲线区别较大,因此使用偏振成像探测技术可有效提高目标探测和识别的能力。

关于底质二向性反射分布函数

二向性反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function)是遥感技术发展到一定阶段的产物。在水色遥感领域,目前研究文献不是很多。本文综述了国内外湖体底质BRDF的研究现状,并指出了其仍待解决问题。

通过航空POLDER数据估计地表二向性反射分布函数(英文)

研究中，通过选择目标区的ＰＯＬＤＥＲ图象数据来估计目标的二向性反射分布函数，其主要结果可简述如下：１）我们发展了一种大气纠正算法，它适用于源自ＰＯＬＤＥＲ传感器的图象数据格式。通过这种算法，将连续的不同视角的ＰＯＬＤＥＲ陆地图象转化为一系列表面反照率图象，该过程考虑了多次散射。２）然后，选定２１个目标区，包括河流、水塘、城市、道路、森林等，其光谱二向性反射分布函数通过连续的反照率图象来估计。研究发现，水表面的二向性反射分布函数５５０ｎｍ，６５０ｎｍ，８５０ｎｍ处呈现朗伯体特征，同时发现有植被覆盖地表的二向性反射分布函数在５５０ｎｍ和６５０ｎｍ处大致为各向同性，而在８５０ｎｍ处则表现为各向异性。该文给出了所有靶区按经验二向性反射分布函数的拟合参数值。

偏振双向反射分布函数模型研究进展

对国内外偏振双向反射分布函数模型进行了归纳总结,认为:目前各个模型都依赖基于实验测量的任意角度下的穆勒矩阵,导致偏振双向反射分布函数缺乏按照电磁理论推导的物理来源。从物理本质出发,提出了未来偏振双向反射分布函数模型的发展趋势,通过理论推导研究所有影响目标偏振特性的内部本质属性和外界环境因素,找出他们对偏振特性产生影响的规律,进而揭示产生目标偏振特性的最本质原因。

水利水电工程岩基抗剪强度参数二维分布模型构造的Copula方法

基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明:水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。

不同株型小麦的双向反射分布函数特征研究

为了获得高精度的农作物生理生化参数的遥感反演结果和冠层结构信息提取,由多年地面观测的多角度数据结合半经验的二向性反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)核驱动模型,利用红光(680 nm)和近红外波段(860 nm)的6个BRDF形状指示因子,分析了紧凑型小麦J411和披散型小麦Z9507的BRDF特征。研究表明:主平面上2种株型小麦的方向性反射率表现不同,拔节期披散型小麦的二向NDVI(normalized difference vegetation index)大于紧凑型小麦;红光波段紧凑型小麦J411的几何光学核系数大于披散型小麦Z9507,紧凑型小麦几何光学效应更强;近红外波段披散型小麦体散射核系数大于紧凑型小麦,披散型小麦体散射效应更强。由此表明多角度观测数据更适于分析小麦冠层结构信息。该研究为多角度遥感在精准农业领域的应用提供参考。

由多个高斯函数表征的发光二极管光谱模型

利用发光二极管(LED)光色电综合测试系统测量不同颜色不同功率的LED在多个电流下的光谱,提出并构建了由多个高斯函数组成的LED光谱模型,并根据各颜色LED在额定电流下的光谱计算模型中的系数,最后将该模型与已报道的模型进行了对比。研究表明:对于光谱有n(n≥1)个波峰的LED,可用3n个高斯函数形式的模型来表示,大功率红、黄、蓝、绿、白色LED模型与实测光谱之间平均误差分别为3.45%、1.01%、2.33%、4.65%、2.49%,小功率LED的平均误差分别为2.61%、2.65%、3.77%、2.87%、2.48%。与已报道的模型相比,该模型精度高,普适性好。本研究对LED光度色度测量仪器的研制及智能化LED产品的设计具有重要意义。

基于最小二乘支持向量机回归的背景偏振光谱二向反射分布建模分析

详细分析了土壤背景偏振光谱二向反射分布函数与探测角及探测方位角之间关系.提出了基于最小二乘支持向量机回归的偏振光谱二向反射分布函数建模,将有限实验观测条件下测量得到的少数偏振光谱二向反射分布函数扩展到2π空间范围内任意入射及观测条件.通过模型结果和实验结果分析比较,表明该模型能很好地满足准确度要求.

粗糙基底上涂层的极化双向反射分布函数

为了有效检测光学基底和镀膜后的光学元件质量,根据微面元电磁散射理论建立了一阶极化光散射模型,推导求解出其极化双向反射分布函数,获得了极化双向反射分布函数PP项与散射角和方位角的三维关系。数值模拟分析了入射角、基底粗糙度及不同涂层厚度对极化双向反射分布函数的影响。数值结果表明:极化双向反射分布函数与入射角、相关长度、均方根高度及涂层厚度均成反比。P极化入射产生的P极化双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角。布鲁斯特角的位置随着入射角的增加逐渐向散射方位角小的方向移动。

保费随机复合二项模型的Gerber-shiu折现罚金函数

考虑保费随机收取的复合二项模型.得到了其Gerber-shiu折现罚金函数满足的递推公式,瑕疵更新方程及其渐近解,并且通过构造一个相关的复合几何分布函数,得到了这个更新方程的解析解.相应的也得到了一些相关精算量的渐近表示和分布函数,如破产前瞬时盈余分布的渐近解,导致破产的索赔额的分布函数.

基于图像的三维高光物体双向反射分布函数测量

提出了基于图像的三维高光物体双向反射分布函数测量方法。其主要思想是首先使用高光检测算法自动把图像中的点归为两类:纯漫反射点和需要分离反射属性的点;然后使用高光分离算法计算第二类点的高光分量与漫反射分量;最后用分离结果分别恢复反射模型中的高光参数与漫反射参数。在三维高光物体上进行了实验,并与直接使用测量数据恢复模型参数的方法进行对比,结果表明该方法能够更好地对三维高光物体的BRDF进行测量。

连续时间复合二项模型多维精算量的联合分布

连续时间复合二项模型是由文献首先提出的.作为离散时间复合二项模型的连续化版本,连续时间复合二项模型的极限形式即为经典风险模型.为了得到该模型多维精算量的联合分布,该文引入了一列上穿零点,推导出该列上穿零点所构成的缺陷(defective)更新序列的更新质量函数.利用此更新质量函数及余额过程的强马氏性可以得到破产概率和包含破产时间,破产前余额,破产严重程度,破产前最大盈余,破产到恢复的最大赤字,整个过程的最大赤字等多维精算量的联合分布.由此联合分布得到其1-骨架链—离散时间复合二项模型的对应的联合分布,最后给出在1-骨架链中索赔额服从指数分布时这一特殊情况下相应多维精算量的联合分布的明确表达式.

3种光源下的朗伯体表面反射模型

为了理想化物体表面反射模型,通过辐射度学和球面三角公式推导出条形光源、均匀光源和半球均匀光源照射下的朗伯体场景辐射亮度,进而得到了3种光源下的朗伯体表面反射模型.

基于Weibull分布函数的FRP退化模型研究

为进一步认识纤维增强复合材料(FRP)在不同使用环境下的长期性能,通过已有FRP耐久性试验研究,引入二参数Weibull分布函数,在试验样本与参数估计的基础上,对比例参数η与形状参数β二参数进行分析,建立FRP等效Weibull分布退化模型。分析结果表明:在不同环境下,拉伸强度比例参数η随退化时间的延长而逐渐降低,且退化前期下降较快;而形状参数β对不同环境与退化时间均较不敏感。将退化模型与试验结果及现行规范取值对比分析表明,本文模型与试验结果吻合良好,可较好地预测FRP在不同环境下的长期性能。在此基础上,简化得到相应的环境影响修正系数κ_(env),并对现行规范中存在的问题进行探讨,为FRP材料加固混凝土结构的耐久性设计提供参考。

基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别方法

提出了基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型的识别方法。首先,介绍了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型的表征方法。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优二维分布模型的有效性,对比了贝叶斯独立识别、贝叶斯非独立识别、AIC一步识别,AIC两步识别4种识别方法的识别能力,分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,搜集了29组实际工程土体抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯独立识别和非独立识别在实际工程土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够结合先验信息有效地识别表征土体抗剪强度参数最优二维分布模型;贝叶斯理论与AIC准则相较在小样本条件下的识别能力和识别精度方面优势明显;土体抗剪强度参数的样本数目、参数间相关性、备选二维分布模型集合以及先验信息都显著影响贝叶斯理论的识别精度。

复杂场景散射特性的参数化仿真模型

针对复杂场景电磁散射特性的实时仿真需求,提出了一种基于散射中心的散射特性参数化仿真模型。首先基于数字高程数据,利用蒙特卡罗法补充粗糙度信息,构建复杂地形网格模型;再利用双向反射分布函数修正的属性散射中心(bidirectional reflection distribution function modified attribute scattering center,BRDF-ASC)模型建立参数化仿真模型。数值实验结果表明:所提算法仿真的典型山峰和沙丘地形的雷达散射截面积(radar cross section,RCS)与物理光学(physical optics,PO)法仿真的RCS的均值误差低于3.6 dBsm;与大型海港的实测合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像进行对比,其参数化散射模型仿真SAR图像的变更检出率为0.1097,验证了所提算法的可行性。