P和L波段的典型地物雷达散射系数的研究

能够反映地物散射特性的雷达散射系数应用前景广泛,具有重要的学术价值。国内外对于L波段同极化和交叉极化雷达散射系数的差值的相关研究较少,且暂无公开的P波段典型地物的雷达散射系数数据,为了弥补这一现状,文章结合国内外实测数据分析了P波段和L波段雷达散射系数和入射角的变化关系,并对L波段和P波段典型地物的雷达散射系数进行了比较。结果表明:L波段HH极化和HV极化雷达散射系数的差值随着入射角的增大而减小,在40°入射角时,典型地物的差值在10~13 dB;P波段典型地物雷达散射系数随着入射角的增加而减小,且比L波段小1~2 dB;P波段HH极化和HV极化雷达散射系数差值随着入射角的增大而减小。文章的研究为P、L波段雷达的遥感应用积累了数据,为极化SAR反演目标信息提供帮助和借鉴。

散射系数对空间偏移拉曼探测深度的影响

近些年来,空间偏移拉曼光谱(SORS)能够高效地检测深藏于强散射性干扰介质中的目标物,在各种无损检测领域被广泛应用,同时人们对空间偏移拉曼光谱的性能特征也进行了广泛而深入的研究。然而,迄今为止,还缺乏对SORS检测不同光学特性材料的详细研究。本研究旨在通过构建一个简明的双层模型来填补这一空白。在该模型中,两种不同光学性质的干扰物质被覆盖在目标物质上,通过分析表层干扰物和底层目标材料的拉曼散射信号强度,我们研究了物质散射性质的不同对SORS检测结果的影响。结果表面,相同检测条件下,表层干扰物散射能力越强,需要的检测空间偏移量越大。我们的研究证明了SORS技术在穿透表层结构进行无损检测应用中的巨大潜力,并提供了对各种材料SORS特性的全面了解。

CFOSAT散射计海面后向散射系数误差及影响

仪器噪声(K_(pc))和地球物理噪声(K_(pg))是影响星载微波散射计后向散射系数(σ^(0))测量精度以及海面风场反演精度的关键因素.针对中法海洋卫星(CFOSAT)散射计(CSCAT),详细分析了K_(pc)和K_(pg)随海面风速、入射角、风单元网格分辨率以及离岸距离等因素变化的特征.结果表明,低风速条件下海面风场变异性较大,K_(pg)为σ^(0)测量误差的主导因素,而且风单元网格越大、海面风场的不均匀性越强,K_(pg)也就越大,而在高风速条件下,海面风场变异性较小,K_(pc)与K_(pg)贡献相当.此外,σ^(0)测量误差总体上随着离岸距离的减小而增大,表明近海岸区域的K_(pg)为散射计观测不可忽略的影响因子.研究结果揭示了星载微波散射计σ^(0)测量误差的影响因素,对CSCAT近海岸风场反演具有重要的指导意义.

中法海洋卫星微波散射计海冰区后向散射系数时空变化特征

以往基于微波散射计的海冰遥感研究主要是进行海冰和海水的区分,进而探究海冰的覆盖范围。中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)散射计(SCATterometer,简记为“CSCAT”)利用扇形波束旋转扫描对地面进行观测,其多入射角和多方位角的观测几何特点为海冰监测提供了新机遇。首先将CSCAT后向散射系数数据与欧洲气象卫星应用组织的海冰密集度(sea ice concentration,SIC)数据进行匹配,其次分析南北两极不同海冰密集度下CSCAT后向散射系数的季节性变化,厘清CSCAT海冰后向散射系数的时空分布特征,为后续构建海冰后向散射地球物理模式函数(Geophysical Model Function,GMF)奠定基础。结果表明,CSCAT后向散射系数随海冰密集度的增加而增强。海冰密集度较低时,CSCAT在南北两极的后向散射系数具有良好的一致性,但存在明显的风速调制效应,且该效应随着海冰密集度的增加逐渐减弱。研究结果为利用扇形波束旋转扫描散射计进行海冰密集度遥感提供参考。

太湖水体吸收系数与散射系数的特征研究

湖泊水体光学特性是进行湖泊水体光学及水体光学遥感研究的基础。计算了太湖冬、夏季水体的吸收系数和散射系数,并在分析水体吸收特性的基础上对水体的光学类型进行了分类。结果表明:冬季太湖水体的光学类型属PY型(悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质和黄质的共同作用,而夏季则属CPY型(浮游藻类、悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质、黄质和浮游藻类三者的共同作用;不论冬季还是夏季,非色素悬浮粒是影响太湖水体散射特性的主要因子。

考虑吸收、散射损耗时向列液晶电光特性的偏振测试探究

对于厚度达几十微米以上或掺杂染料分子的向列液晶样品而言,各向异性的散射和吸收将对偏振检测结果产生显著甚至剧烈的影响,此时不考虑吸收、散射损耗的理想偏振分析模型将不再适用.本文设计出一种更为普适的测量向列液晶指向矢取向方向的检偏测试装置,给出考虑各向异性吸收和散射时的偏振分析理论,并结合具体的实验测试给出可靠稳定的测试方案和具体的测量电致向列液晶指向矢偏转角的数据处理方法.

多次散射对向上漫射散射系数及漫射吸收系数影响的数值研究

在假定水体表面为镜面、水体中无内光源及非弹性散射的情况下、利用多次散射理论,研究了在固定体散射函数的情况下,不同的入射天顶角、单次散射反照率和散射系数对向上漫射散射系数,上、下行漫射吸收系数的影响。结果表明:在紧贴水表的下层,向上漫射散射系数随入射辐射天顶角的增大而增大,但不随单次散射反照率和散射系数的改变而改变;当入射辐射为垂直入射时,向上漫射散射系数的深度廓线随深度呈现单调增的趋势,并逐步接近一个恒定状态;随着入射天顶角的增大,该单调现象发生了变化,出现先增大后减小,再逼进恒定状态,且这个恒定值随单次反照率增大而增大。下行漫射吸收系数随着入射天顶角的增大,其廓线由单调增加过渡到先增大后减小;在散射系数和单次散射反照率相同的条件下,不同入射天顶角的下行漫射吸收系数逐渐收敛于同一稳定的状态。且单次散射率越小,这种收敛的速度越快,达到恒定状态的深度也越浅。上行漫射吸收系数的主要特征基本与下行漫射吸收系数类似,而且两个恒定值均大于属于固有光学参数的吸收系数,其中向上漫射吸收系数最大。

联合时间序列相干性和后向散射系数的黄河三角洲湿地分类

针对后向散射系数难以完成高精度湿地分类问题,本文以16景VH极化的Sentinel-1A影像为数据源,构建了一种联合时间序列相干性和后向散射系数的分类方法。通过对长时间序列的后向散射系数和相干性分析,选择互花米草易与其他地物混淆的3个时相(6月27日(R)、11月18日(G)、11月30日(B))的后向散射系数图为合成数据源,引入11月18—30日相干图代替11月30日后向散射系数图。采用SVM和随机森林分类器,探究相干性引入前后黄河三角洲湿地分类精度变化。研究表明,相干性引入后,SVM和随机森林分类结果的总体精度分别提升了3.07%和3.85%,互花米草的分类精度分别提升了9.39%和11.42%。

物质对X射线的吸收系数和散射系数的计算

介绍了物质对X射线的光电吸收系数和康普顿散射系数的计算方法。作为算例，在约1keV～1MeV的X射线能量范围内，计算了聚四氟乙烯、某双基推进剂和人体鲜骨对X射线的光电吸收系数和康普顿散射系数。

海水光谱吸收/散射系数测量仪的研制

在克服了由于海水的光谱吸收和散射很小的难点下,研制成功具有高分辨和高精度能力的室外现场测试仪器,其结构紧凑合理,测量装置构思精巧,测试过程完全自动化,克服环境和测试条件的多变性带来的影响,实现了海水吸收系数与散射系数的瞬态测量。现场海水光谱吸收/散射系统测量装置为国内首创,填补了国内空白。

人胃腺癌组织的吸收系数光谱和散射系数光谱特性

目的探讨人胃腺癌组织的光谱特性。方法测定26个人胃腺癌标本的肿瘤及非肿瘤区域组织的吸收系数光谱和散射系数光谱。结果人胃腺癌组织吸收系数在300～720nm光谱范围内明显低于非肿瘤胃壁组织,散射系数在480～1100nm光谱范围内也明显低于非肿瘤胃壁组织。结论胃腺癌组织和非肿瘤胃壁组织的吸收系数光谱和散射系数光谱差异有统计学意义,为进一步研究提供有意义的参考数据。

事故吸入^(241)Am后RBE加权吸收剂量系数计算

当已经发生或即将发生放射性核素急性大量摄入时,对于确定效应(或组织反应)剂量范围,需要一个能够快速估计敏感靶器官或组织在短时间内吸收辐射能量的技术手段或工具,从而能够基于国际原子能机构(IAEA)安全导则GSG-2进行核与辐射应急响应和其他响应行动决策,尽可能地减少受照射人员的急性大剂量照射、保护人员的生命健康。本文在系统研究国际放射防护委员会(ICRP)呼吸道模型、系统模型、消化道模型设计原理和参数建立依据基础上,编写^(241)Am为代表的超铀核素吸入后的滞留排泄份额m(t)计算程序,计算事故吸入^(241)Am后敏感靶器官的短期相对生物效应(RBE)加权吸收剂量AD(30)_(T)系数,并经验证确保计算结果正确。

基于体散射函数及吸收系数的南海水体漫射衰减系数研究

漫射衰减系数K_(d)(z,λ)是估算水下光场及水色要素剖面分布、研究浮游植物光合作用及赤潮灾害预警方法的重要参数,它是一个准固有光学特性参数,是波长λ和剖面深度z的函数,除与水体吸收、散射或后向散射有关外,对归一化的水体体散射函数即散射相函数的角度分布极为敏感。本文基于广角体散射函数测量仪(volume scattering and attenuation meter,VSAM)、吸收衰减系数测量仪ac-9和ac-s以及海洋光学剖面仪ProfilerⅡOCI/R-200I和Hyper ProⅡ在南海海域实测数据,利用Light GBM、随机森林(random forest,RF)、Cat Boost三种高效机器学习方法,首次构建了基于体散射函数β(ψ)、吸收系数a及对应剖面深度z的漫射衰减系数K_(d)(650)剖面分布估算模型,并综合R^(2)、RMSE、MAPE以及估算与实测数据的对比进行模型评价,结果表明,三种机器学习模型中,Cat Boost模型的R2和RMSE分别为0.8534和0.0472m^(-1),均优于RF和Light GBM;Cat Boost模型的MAPE为11.0585%,低于RF模型但略高于Light GBM模型;通过对比估算和实测结果发现,Cat Boost模型估算结果与实测结果最为相近,是K_(d)(650)最优估算模型。利用Cat Boost模型,结合实测体散射函数β(ψ)、吸收系数a及其相应剖面深度z,对南海北部多个站点15m以浅K_(d)(650)的剖面分布估算表明,上述站点K_(d)(650)在5、10、15m三个水层变化范围为0.275~0.7m^(-1),5m水层的K_(d)(650)较为平稳,10与15m水层K_(d)(650)跨度较大。本研究方法考虑了多角度体散射函数分布对漫射衰减系数的贡献,为基于固有光学特性参数估算K_(d)(z,λ)提供了新方法思路。

散射介质的吸收系数和散射系数的间接测量

本文介绍了各种测量散射介质光学特性即散射系数和吸收系数的方法。其中蒙特卡罗统计模拟的方法有其独特的优点．该文中对双积分球系统测量散射介质漫反射系数和漫透射系数的原理和双积分球实验系统作了详细的介绍和讨论。在确立了双积分球系统和蒙特卡罗模拟一致性后，利用该装置测出的漫反射系数和漫透射系数与模拟比较，就能获取被测样的散射系数和吸收系数。作者对不同浓度的散射试样进行了配制和测试，测试的结果表明：被测试的散射物质浓度和散射系数之间存在着良好的线性关系。

Zn吸收边附近质量衰减系数测量

物质材料的光子质量衰减系数的准确值可为不同领域提供基本数据。由于单能X射线辐射装置能量连续可调、光子数可测,产生的X射线单能窄束,使其成为研究质量衰减系数(μ/ρ)的理想器件。研究了在8~20 keV能量范围内,Zn样品在K吸收边附近(9~11 keV),以0.1 keV步长,基于单能X射线装置的质量衰减系数测量方法,并利用实验得到的测量值与NIST理论值进行比较分析。结果表明,在K吸收边跳跃附近会产生1个最大偏差,偏差在远离吸收边时会减小。实测曲线与NIST-XCOM及NIST-FFAST曲线基本一致,测量值与NIST-XCOM理论值最大偏差不超过10.51%。

实时在位皮肤光学吸收系数与优化散射系数规律的研究

为了解皮肤光学吸收系数和散射系数的规律,利用双通道血氧测试仪(OXI Meter)对志愿者上表皮肤进行实时在位光学参数测量,得到了光学吸收系数与优化散射系数的变化规律。通过对不同个体的不同部位研究,发现皮肤光学参数与性别、年龄、体态和肤色有密切关系,为皮肤病的诊断和美容提供了重要的参考依据。

一种复杂地物目标近垂直后向散射系数反演方法

复杂地物目标的近垂直后向散射特征是影响雷达高度表回波波形的重要因素之一。对近垂直后向散射系数的获取主要采用基于参数模型的实测数据拟合方法,但一般只适用于地势平坦且介质相对单一的地海面目标。本文基于机载雷达高度表,针对复杂地物目标的距离-多普勒图像仿真实验数据和实测数据,利用距离-多普勒域和地球空间域的映射关系,提出一种后向散射系数的反演算法,并对得到的后向散射系数进行定量分析。实验验证了提出的反演算法具有一定的适用性和参考性。

基于光学吸收和散射系数光谱的番茄成熟度分析方法研究

成熟度是确定番茄采摘时间和评估收获后果实品质的重要参数之一,随着番茄成熟阶段的递进,叶绿素含量逐渐下降,而番茄红素含量逐步增加,使得果实颜色由绿色转变为红色。以六个成熟阶段的600个番茄为研究对象,采用空间分辨光谱技术提取番茄的吸收(μa)和约化散射(μ′s)系数光谱,结合偏最小二乘判别分析(PLSDA)算法对番茄的不同成熟度进行判别。由新型空间分辨光谱系统采集每个番茄样品的30个空间分辨光谱,光谱区间为550~1 650 nm,覆盖光源-检测器距离1.5~36 mm。由于30根光纤对称布置,平均具有相同光源-检测器距离的光纤数据,获得15个新空间分辨光谱。受水分强吸收影响, 1 300 nm之后的光谱区域信噪比较小,仅550~1 300 nm的光谱区域被用来分析和计算番茄的μa和μ′s。另外,由于光在组织中传输衰减,光源-检测器距离超过12.5 mm的信号较弱,仅靠近光源的9个空间分辨光谱(光源-检测器距离1.5~12.5 mm)被用来提取番茄的μa和μ′s,根据漫射近似方程逆算法获得μa和μ′s在550~1 300 nm的光谱区间的光谱值。随着番茄的成熟,μa光谱在675 nm处叶绿素吸收峰逐渐衰减伴随着560 nm处花青素和姜黄素吸收峰的增加,μ′s光谱随着波长的增加单调递减。比较分析μa和μ′s评估番茄六成熟度与三成熟度分类效果,同时,针对表面颜色和内部颜色两方面对番茄成熟度进行分类。数学模型结果表明,μa和μ′s光谱组合能够进一步提高单独μa和μ′s光谱建立的番茄六成熟度分类模型性能,尤其是μa×μ′s参数,对基于内、外颜色特征的番茄成熟度识别率分别为78.5%与85.5%。μa和μ′s以及它们的组合对番茄三成熟度分类结果更优,且基于内、外颜色特征的成熟度分类准确率相近,均可达到94%。本研究证明光学吸收与约化散射系数光谱能够有效识别番茄成熟度,为农产品品质无损检测提供了新的技术手段。

近海岸非视距紫外光传输平均大气散射系数经验表达式的建立

针对当前紫外光传输过程中大气衰减效应难以量化,传统大气辐射传输模型软件(MODerate resolution atmospheric TRANsmission,MODTRAN)操作复杂且应用耗时长等问题,在近海岸场景下研究了紫外光传输过程中的大气衰减效应。在对近海岸场景下MODTRAN适用性验证的基础上,基于经典的Kim模型结构建立了近海岸非视距紫外光传输平均大气散射系数的经验表达式,可便捷计算非视距紫外光传输的大气散射系数。与MODTRAN计算结果相比误差较小,表明所建的平均大气散射系数经验表达式的结构合理且适用性较强,从而为紫外光通信信道研究和系统光学器件设计提供了参考依据。

基于自适应散射系数的非均匀图像去雾

针对传统方法去除非均匀雾时出现的颜色失真或过深、去雾残留等问题,提出了一种基于自适应散射系数的非均匀图像去雾方法。首先,利用3种雾浓度特征表征雾的非均匀分布,创新性地建立大气散射系数与雾浓度之间的正相关函数,实现动态识别不同像素点的雾浓度,根据每一像素点雾浓度的不同自适应分配不同的大气散射系数值,得到更准确的透射率。其次,利用基于Robinson高阶算子的上下文正则化约束透射率,避免去雾后的图像出现光晕伪影,最大限度保留图像纹理和细节信息。实验结果表明,在真实雾图和非均匀雾图上,所提方法在视觉效果和客观指标方面均有较好的结果。