可见光波段高温标定的简化方法

为了提高可见光波段(0.3μm~0.9μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法。本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐射亮度的递增也呈线性变化,进而确定了可见光波段高温标定模型的具体形式。为了求解简化后的可见光波段高温标定模型中的未知数,在两个黑体辐射亮度下,分别采集两个曝光时间下的图像数据,接着,对图像数据进行处理,便可以得到任意曝光时间下的RGB相机高温标定曲线。最后,对本文提出的简化可见光波段高温标定方法与常规按曝光时间进行可见光波段高温标定法进行比较。实验结果表明:R、G、B通道计算值与标定值的相对误差最大值分别为3.38%、2.56%和−1.14%,且各通道的计算值与标定值的相对误差均未超过3.50%。本文提出的数学模型可以有效地简化传统的高温标定法,进而大大缩短了高温标定时间,提高了高温标定的标定效率。

基于可见光波段无人机遥感的植被信息提取

无人机遥感具有使用成本低、操作简单、获取影像速度快、地面分辨率高等传统遥感无法比拟的优势。该文通过分析仅含红光、绿光和蓝光3个可见光波段的无人机影像中植被与非植被的光谱特性,同时结合健康绿色植被的光谱特征,借鉴归一化植被指数NDVI的构造原理及形式,提出了一种综合利用红、绿、蓝3个可见光波段的归一化植被指数——可见光波段差异植被指数VDVI(visible-band difference vegetation index)。与其他基于可见光波段的植被指数,如过绿指数EXG(excess green)、归一化绿红差值指数NGRDI(normalized green-red difference index)、归一化绿蓝差值指数NGBDI(normalized green-blue difference index)和红绿比值指数RGRI(red-green ratio index)以及仅用绿光波段的提取结果进行对比分析,结果表明:VDVI植被提取精度高于其他可见光波段植被指数,且阈值在0附近,较易确定。为了验证VDVI的适用性与可靠性,选取与试验影像同一时期拍摄但不同区域的另一影像使用同样的方法提取植被信息。结果表明:VDVI对于仅含可见光波段无人机遥感影像的健康绿色植被信息具有较好的提取效果,提取精度可达90%以上,适用于仅含可见光波段无人机遥感影像的健康绿色植被信息提取。

基于可见光波段的无人机超低空遥感图像处理

【目的】探讨低成本的可见光超低空农业遥感平台提取与分析农情信息的可行性,为农用无人机精准施药与农情监测提供技术支持。【方法】以仅包含红光、蓝光和绿光的超低空可见光农田遥感图像为研究对象:首先利用张氏校正法获取相机的畸变矩阵,并校正图像;然后提取与分析图像的可见光植被指数;最后通过分析超低空可见光农田图像中植被与非植被的光谱特性,对可见光超低空遥感图像进行植被信息提取。【结果】获得的农田植被提取图像很好地区分了植被与非植被。【结论】基于可见光的超低空遥感农业信息获取系统应用具有可行性,可为构造低成本的可见光低空遥感监测系统提供参考。

基于无人机影像的可见光波段植被信息识别

该文通过对6种典型地物在无人机影像可见光波段的光谱特性分析,提出一种基于红、绿、蓝波段的可见光植被指数—超绿红蓝差分指数EGRBDI(excess green-red-blue difference index),并运用该植被指数与18种基于可见光波段的植被指数进行精度比较研究。研究表明,在利用均值和1倍标准差获得的区间范围内,EGRBDI各地类之间的信息无重叠交叉现象;该指数能对植被覆盖相对稀疏区域进行植被信息识别,其总体精度为97.67%,Kappa系数为0.9415,较其他18种指数具有更好的植被信息识别能力。利用不同地物覆盖情况的3幅无人机影像作为数据源,对EGRBDI适用性和稳定性进行研究,结果表明,在3个研究区中,基于EGRBDI的植被信息识别总精度均高于93%,Kappa系数均大于0.85,提取精度受地物类型差异影响的波动性较小,能较好地削弱影像中阴影等因素的影响,具有较好的适用性、可靠性和提取精度。

可见光波段SiO_2/CdSe一维光子晶体及缺陷模的研究

采用SiO_2/CdSe构建了可见光波段一维光子晶体结构,并在其中引入LiTaO_3缺陷层。利用传输矩阵法,分析了电磁波在无缺陷与含LiTaO_3缺陷层两种光子晶体中的带隙结构,研究了缺陷层参量对光子晶体可见光波段带隙结构的影响规律。计算结果表明:LiTaO_3的引入,有利于带隙宽度的增加,调整缺陷层结构参量,缺陷模的位置可在不同颜色区域出现,如红光、黄光等缺陷模。该结构有望用于制作可见光波段的滤波器。

基于可见光波段包络线去除的湿地植物叶片叶绿素估算

研究采用芦苇和香蒲叶片光谱及实测叶绿素含量数据,选取波段谱带范围为可见光波段400—760nm(为了避免近红外波段受叶片水分含量的影响,降低构建模型的稳定性),利用相关分析与逐步回归分析的统计学分析方法,建立叶面尺度下不同包络线去除衍生转换光谱:BD(band depth)、CRDR(continuum-removed derivative reflectance)、BDR(band depth ratio)、NBDI(normalized band depth index)与叶绿素含量估算模型。通过对入选波段的统计表明在550—750nm,特别是700—750nm(红边)波段范围内产生了较多的有效波段,是今后进行生物参量反演的重点波段范围。舍一交叉验证结果表明芦苇、香蒲和混合样本绿素含量估测的最佳模型分别为BD、CRDR和NBDI模型,其交叉验证决定系数依次为0.87、0.83和0.81,交叉验证均方根误差RMSE依次为0.16、0.15和0.33。并在此基础上利用独立样本非参数检验和多因子方差分析,探讨相关因素对于叶绿素含量估算模型精度的影响。结果表明物种差异、数据类型差异对于叶绿素回归模型的影响较大,而光谱类型差异及光谱数据与数据类型交互作用对于回归模型精度的影响较小。

可见光波段超材料左手行为及左手异质结构捕获彩虹效应

基于自下而上的电化学沉积法,利用改进的工艺在一片ITO导电玻璃基底上制备双层银树枝多带光学左手材料,并测试其透射和平板聚焦行为。实验结果表明,样品在可见光波段出现3个透射通带,并且当入射光的波长为透射峰值波长时,在距离样品后表面半波长附近出现平板聚焦效应,充分证实了样品在可见光波段的左手行为。将两个相同的左手材料样品以一定的间距组合成一个左手异质结构,当一束复色光沿左手异质结构的中心线入射时,在左手异质结构中出现一条非常明亮的、由紫到红的彩色光带,表明不同波长的光在不同的位置停留下来,从而实现了光谱的空间分离,即捕获彩虹效应。

一维异质光子晶体MgF_2/CdSe的可见光波段研究

将MgF2／CdSe构建一维异质光子晶体，利用传输矩阵法，分析了电磁波在此结构中的带隙结构。计算结果表明：MgF2／CdSe一维异质光子晶体结构在可见光波段具有良好的反射性质。其非异质结构光子晶体带隙的耦合，能够克服多介质层非异质光子晶体带隙窄、受入射角影响大的困难，得到的475～556nm波段内不受入射角度和偏振模式影响的完全光子带隙，可作为可见光波段全反射镜很好的材料选择。

可见光波段虚拟伪装场景的创建

提出基于Vue和Python的可见光波段虚拟伪装场景概念,重点阐述了不同探测方位、不同天气时段的虚拟伪装场景和动态虚拟伪装场景的创建流程,分析了该方法存在的问题并对下一步的工作进行了展望。基于Vue和Python的虚拟伪装场景在可见光波段伪装效果评估方面具有较好的应用前景和推广价值。

扩展到可见光波段的磁阻效应增强型光电传感器

把锑化铟－铟共晶体薄膜磁阻元件置于偏磁系统中，用红光脉冲照射，可以使它的输出信号增强。把灵敏度为 Ｋ１－３ ５，Ｋ２＝１．０ ２（Ｂ＝０．３ Ｔ）的两个磁阻元件，置于 Ｂ＝０．２Ｔ偏磁系统中，用峰值波长λｐ＝６６０ｎｍ的红光照射，发现输出电压Ｖｏｕｔ比没有偏磁场存在时增大３．１倍。

基于一维光子晶体的可见光波段大角度反射器研究

采用LiF和Ge两种材料设计了一种禁带范围覆盖全可见光波段，结构为[A1／B1]m[A2／B2]n的复合结构一维光子晶体反射器，并采用平面波展开法和传输矩阵法对其禁带特性进行数值分析。研究发现：随周期数m，n的增大，禁带范围增宽，当m=n≥9时，禁带宽度基本不再变化。对[A1／B1]9，[A2／B2]9和[A1／B1]9[A2／B2]9三种光子晶体结构能带特性进行研究发现，随光线入射角度的增大，禁带向短波区移动，且禁带上端移动幅度始终大于下限移动幅度。光线在0°-60°范围内入射时可实现近紫外至近红外波段（315-830nm）的高效率反射，反射率达99％；光线在0°-85°范围内入射时均可实现全可见光波段（392-751nm）的高效率反射。研究结果可为实现可见光波段大角度反射器的制备及应用提供理论支持。

卷云中粒子的密度变化对可见光波段能量传输的影响

本文讨论了卷云冰晶粒子的密度随其尺度大小的变化。及其对折射指数的影响。对该变化所导致的粒子的光散射参数的变化进行了计算。采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模式，根据观测到的冰晶粒子的数密度，使用不同的粒子密度分布，计算了卷云对０５５μｍ波长的入射光的反射和透射率。结果表明，不同的粒子密度假设会导致一定的差别，但卷云中粒子的密度变化对可见光波段能量传输的影响非常小，可忽略不计。

一种提取不透水面的可见光波段遥感指数

为了从高分辨率无人机影像中获取准确的城市不透水面信息,在可见光波段范围内建立绿-蓝光谱特征空间,综合土壤线及不透水面线,构造了能够将土壤、植被像元与不透水面像元有效分离的绿-蓝不透水面指数。以广州市局部地区的GF-2号影像为验证数据对比及分析垂直不透水层指数、比值居民地指数以及绿-蓝不透水面指数的提取结果,以验证绿-蓝不透水面指数的可行性与提取精度。同时,将眉山市洪雅县部分地区的无人机正射影像作为试验数据进行不透水面提取。结果表明,在3个不透水面提取指数的横向对比中,绿-蓝不透水面指数和垂直不透水层指数的提取结果总体精度相同,验证了绿-蓝不透水面指数的有效性。在对无人机正射影像的不透水面提取中,得益于无人机低空摄影技术能够获取地形特征的特点,解决了建筑物屋顶因植被覆盖导致的错分问题,提取结果总体精度达到了96.95%,Kappa系数为0.936 1。试验证明了绿-蓝不透水面指数能够代替归一化差值不透水面指数、垂直不透水层指数、比值居民地指数等,应用于无人机遥感影像的不透水面信息提取中。

基于哨兵2可见光波段的喀斯特地区植被提取方法

为了从可见光波段准确的提取植被信息,研究喀斯特地貌植被在可见光范围内的相关特征,利用哨兵2影像可见光波段,建立红、绿、蓝3个波段的波谱空间特征。结果表明:植被光谱在蓝-绿的空间比值特征与其他地物存在可分离性,而且植被的亮度值在3个可见光内都相对较低。提取的植被结果与归一化差异植被指数(NDVI)、过绿指数(EXG)、超绿超红差异指数(EXGR)、植被指数(VEG)、可见光波段差异指数(VDVI)、归一化绿红差异指数(NGRDI)和归一化绿蓝差异指数(NGBDI)对比,其精度达到92.67%,优于其他可见光提取方法,表明该方法在可见光波段对喀斯特地区植被提取的有效性。

一种记录非可见光波段全息透镜的技术

本文提出了一种用可见光激光波长和染料敏化重铬酸盐明胶记录介质记录非可见光(红外或紫外)波段全息透镜的技术途径。

可见光波段宽带增透光学膜的研究

本文提出一种基于不同实验条件下的镀膜研究方法,设计了可见光波段宽带增透膜。选择TiO2和MgF2为镀膜材料,通过TFCalc软件设计了380 nm~780 nm波段宽带增透膜(AR膜),并通过模拟仿真实验分析得到单层TiO2、MgF2薄膜各波段的折射率,以及不同中心波长、单层材料折射率误差和厚度误差、入射角变化对可见光波段宽带AR膜平均透过率(AT)的影响。结果表明:中心波长为610 nm,入射角小于50˚,TiO2折射率偏差在−0.2~0,厚度偏差在−10~0 nm,MgF2折射率偏差在−0.1~0.1,厚度在−5 nm~5 nm之间变化时,可实现全波段平均透过率超过96%,为光学薄膜的研究提供了一种可参考的研究途径。

新型纳米天线首次实现可见光波段内通讯

美国波士顿大学的研究人员在世界上首次开发出了能够在可见光波段内运行的纳米无线光学通讯系统。

基于手性超表面的宽波段圆偏振光电探测器的仿真设计

针对用于检测圆偏振光的超紧凑光电探测器的工作波段大多分布在近红外及中红外且工作波段较窄的问题,设计了一种具有较宽工作带宽的圆偏振光集成光电探测器。该探测器由石墨烯与手性超表面集成,当不同圆偏振光作用在手性超表面上时,会产生不同程度的近场光学增强,利用手性超表面在较宽波段下的强偏振依赖性来增强探测器的偏振选择性。通过时域有限差分(FDTD)仿真及优化超表面结构,手性超表面在波长为577~797nm波段内的圆二色性≥0.18。设计的圆偏振光电探测器主要工作在可见光波段,工作带宽可以达到约220nm。该探测器的设计为单一片上偏振计检测更宽波段的圆偏振光提供了新的设想。

基于改进型Blinn遮蔽函数的目标材料表面可见光偏振反射研究

为了研究典型目标材料表面的可见光偏振反射特性,本文针对传统“V”型表面结构缺陷,引入改进Blinn型阴影遮蔽函数,综合考虑镜面反射、漫反射和体散射的影响,建立了典型目标材料表面偏振六参量双向反射分布函数模型。对不同材料(聚丙烯塑料板、99氧化铝陶瓷板、铁板、绿漆铝板)目标样板进行可见光600 nm波段的偏振特性测试实验,并采用遗传算法进行参数反演。实验与仿真结果表明:与传统“V”型遮蔽模型相比,在入射角为50°,相对方位角为180°,0°~60°观测角对目标材料表面偏振特性的影响中,聚丙烯塑料板模型精度提升最大,RMSE百分比提升了70.61%;在入射角为50°,观测角为50°,DoLP随90°~270°相对方位角变化的过程中,与另两种参考模型相比,本模型精度至少提升了24.73%,线偏振度最小均方根误差值仅为1.29%。对于本文使用材料而言,偏振特性取决于其复折射率的值,当入射角确定,观测角为0°~60°,相对方位角在0°~360°内时,n/k的比值越大,线偏振度峰值越大。在可见光波段,波长对线偏振度的影响不大。

镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得-奥菲而特理论分析

采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺铒硼硅酸盐玻璃、镱铒共掺硼硅酸盐玻璃样品。依据扎得-奥菲而特(Judd-Ofelt,J-O)理论计算了三价铒离子扎得-奥菲而特强度参量Ωk(k=2,4,6)和自发辐射寿命、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量。用麦克库玻(McCumber)理论分析了镱铒共掺硼硅酸盐玻璃铒离子上转换红光(4F9/2→4I15/2)、绿光(2H11/2→4I15/2)的受激发射截面。结果表明,随着掺铒硼硅酸盐玻璃中铒离子浓度的增加,扎得-奥菲而特参量Ω2变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃的Ω2则随掺镱浓度的提高而增大,且高于已有的硅酸盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加。