广义矢量模式匹配法在电容层析成像技术上的应用

电容层析成像技术(ECT)具有结构简单,非侵入测量,可在线成像等优点。文中介绍了其测量原理和一些重构图象的算法,并引入广义矢量模式匹配法(GVSPM)和改进的伪逆法求解ECT逆问题。通过对比LBP、改进的伪逆法和GVSPM在静态的套管试验及动态的气固流动测量中重构出的图像,表明GVSPM方法提高了空间分辨率,对流动区域中心介电常数的变化成像清晰,减少了线性反投影算法因为软场效应造成的成像中气固分界上的“绒毛”现象。

间接热控在高分辨率光学遥感器恒温控制中的应用

针对高分辨率光学遥感器(以下简称高分遥感器)恒温控制要求的不断提高,文章分析了传统热控技术的优势与不足,提出采用间接热控技术进行大口径高分遥感器恒温控制的设计方法,并结合某高分遥感器的热控要求、关键部件的热控设计方案,详细阐述了间接热控技术的技术特点与实现途径。仿真分析结果及试验数据表明,间接热控技术能够满足遥感器的恒温控制需求,可以实现高分遥感器光学系统及主要结构的恒温控制精度优于±0.3℃。

基于温度植被干旱指数的广东省旱情动态监测

广东省饱受季节性干旱的困扰,开展遥感旱情监测工作具有重要的现实意义。利用MODIS数据构建温度植被指数特征空间,采用线性拟合的方法提取干湿边,计算广东省2011年温度植被干旱指数(TVDI),以该指数为依据分析了广东省旱情的时空分布,得到了以下主要结论:1)随着EVI的增加,陆地表面最大温度减小,最大地表温度和最小地表温度差值呈减小趋势,且地面温度的最大和最小值与EVI呈近似线性关系。EVI-TS特征空间的季节变化明显,随着温度降低,EVI-TS特征空间明显萎缩。随着年内温度的变化,EVI-TS特征空间的干湿边截距也发生相应变化,即冬季截距较小,夏季截距较大。2)2011年广东省的冬旱非常严重,春季和秋季也有一定程度的干旱。其冬旱和春旱的地域分布相似,均呈现自北向南逐渐加重的趋势,且沿海地区重于内陆。秋旱的地区分布特点与冬春旱相反,大致呈自南向北逐渐加重的趋势。结合广东省历史气象资料对干旱监测结果进行评价,结果表明遥感监测结果与实际旱情较吻合。3)比较了TVDI与土壤湿度的相关性,结果表明TVDI可以体现土壤湿度状况,两者呈负相关关系。将TVDI和主要气象因子做了相关性分析,从结果可以看出,TVDI与降水量、温度和相对湿度间都呈负相关关系。从相关系数来看,TVDI与降水量之间的相关性最高。从气象站尺度来说,TVDI对降水的变化是敏感的,即连续降水可导致TVDI值下降,旱情得到缓解;持续无降水可使TVDI值增加,旱情加重。

热成像温差分辨率与微分光谱匹配因数的关系

由近距离低温面目标热成像系统的信号方程和噪声等效温差ＮＥＴＤ的定义，导出了ＮＥＴＤ∝１／Ｍ，并由此得到ＭＲＴＤ∝１／Ｍ，ＭＤＴＤ∝１／Ｍ从而证明了热成像系统的温差分辨率：ＮＥＴＤ、ＭＲＴＤ、ＭＤＴＤ均要求微分光谱匹配因数Ｍ要大。这为选用光谱匹配因数Ｍ和Ｍ作为热成像系统的综合评价参数奠定了理论基础。

模块化热图再现技术研究

为解决红外示假技术中的可控性问题,提出了利用模块控温实现热图再现的技术途径。通过类比LED显示技术,指出只要将LED显示单元更改为电热模块,并利用功率控制器件来控制模块的加热功率,就可以再现任意的热图。利用碳纤维增强的高分子复合材料制备了发热模块,并对其物理性能进行了测试,结果表明这种模块完全满足热图再现的技术要求。最后,用64个电热模块、一台笔记本电脑、一台可编程控制器以及24 V蓄电池电源构建了热图再现系统。试验测试表明,这样构建的热图再现系统可以清晰再现目标的热图。这些工作对于可控热红外伪装有很好的参考价值。

电热膜红外图像生成技术研究

研究了电热膜的红外特性,测试了电热膜温度分辨率和空间分辨率,发现电热膜在控温精度和控温区域尺度的精确程度等方面完全符合目前红外伪装的分辨率要求。制备了含有某一目标的电热膜样品,并获取了电热膜的红外图像,证实电热膜能够形成目标的温度分布,达到红外示假目的。

论红外探测系统的噪声等效温差

介绍了基于噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference,NETD)定义的NETD公式推导过程,讨论了相关系统参数对NETD的影响。然后分析了环境温度变化对NETD的影响,并给出了相同辐射功率差所对应的等效温差的MATLAB计算方法。

热象仪的空间分辨率与温度分辨率

本文讨论了热象仪空间分辨率和温度分辨率的物理意义，作者认为，把瞬时视场称作空间分辨率，把噪声等效温差称作温度分辨率是值得商榷的。

草地土壤水分遥感反演方法的适用性

应用MODIS数据,构建中国草地的3种土壤水分反演模型[表观热惯量(apparent thermal inertia,ATI)、温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index,TVDI)和植被供水指数(vegetation supply water index,VSWI)],利用实测土壤水分和AMSR2数据进行验证,对3种模型适用性进行了研究。结果表明:3种模型反演结果与实测土壤水分呈现不同程度相关性,从区域整体上均能反映土壤水分时空变化;ATI模型适用于冬季草丛生态系统、草甸生态系统、高寒稀疏植被和冻原生态系统的土壤水分反演,但不适用于草原生态系统,并且夏季误差较高;TVDI模型春季在草丛生态系统、草甸生态系统、高寒稀疏植被和冻原生态系统适用性好,但是冬季反演结果偏差大;VSWI模型夏季误差较小,并且适用于反演草原生态系统土壤水分。

热成像过程中的视场选取问题

详细讨论热成像过程中机场选取与跟踪概率、空间分辨率的关系，认为在测量动态目标时，固定视场选取不能保证空间分辨率满足采样定理。通过数学建模和计算机仿真，实现机场选取的自动控制，获得最佳的热留空间分辨率。

红外热像仪性能指标测试方法研究

红外热像仪性能优劣是使用者最关心的问题,而NETD、MRTD、MDTD是红外热像仪的主要性能参数。本文重点叙述了NETD、MRTD、MDTD的主观和客观测试方法。

32×64元硅化铂肖特基势垒红外焦平面列阵的物理设计

本文介绍了国内首见报导的32×64元硅化铂肖特基势垒红外焦平面的物理设计方法。作者从计算探测目标的辐射能量出发,综合考虑了器件的结构、材料和工艺参数,电参数,光学系统参数和响应率的非均匀性,以信嗓比作为焦平面的品质因数进行了性能优化计算。根据系统参数和现有工艺条件,预计焦平面对室温景物成象的温度分辨率优于1°K,这同器件的热象测试结果符合得相当好。

卫星热红外图像与震兆异常——澜沧地震前热红外图像的启示

本文基于1988年11月6日21时澜沧7.6级地震前的气象台站地面观测温度与相近时刻卫星热红外资料,分析了热红外图像与构造、岩性、地貌及气象等的关系,阐述了震兆增温异常与正常情况下的区别,初步总结了利用热红外图像的时、空动态变化特征捕捉地震临震前兆的方法和体会。

基于无人机实测的住区绿地广场地表温度研究

为探究高层住区绿地类型与广场形态对地表温度的影响,利用无人机搭载红外热像仪,实测兰州市6个高层住区内的44个绿地广场夏季地表温度,分析不同类型绿地广场地表温度的分布特点,并对广场圆形度与地表温度做相关性与线性回归分析。结果显示:组团绿地广场的地表温度普遍比中心绿地广场低,平均降温差值百分比最高可达2.09%;广场的圆形度与地表温度呈显著正相关,通过降低圆形度,组团绿地广场可获得比中心绿地广场更明显的降温效果。

多分辨率低秩导向滤波的热红外图像空间融合

热红外遥感图像由于其特定的成像方式,包含目标特有的发射率及温度等特征。然而,热红外遥感图像较低的空间分辨率却限制了其广泛应用。随着遥感技术的发展,同一区域获得的多源遥感图像可以提供更为完备的目标信息,使得利用多源融合技术实现热红外图像空间分辨率增强与亚像素级特征提取成为可能。为此,本文提出了一种基于多分辨率自适应低秩表达与残差信息迁移的热红外图像空间超分辨算法,该算法通过可见光与热红外图像融合的方式实现热红外图像空间特性的自适应融合增强。本文算法优势主要体现在以下几个方面:(1)基于多分辨率的超像素分割,使用超像素块代替传统的方块作为低秩恢复单元,自适应地调整单元内空间特性以保持单元内地物类型的稳定并抑制结构性噪声;(2)通过构建导向线性滤波器,在保护热红外图像光谱信息的前提下,实现可见光图像精细空间特征向热红外图像的迁移;(3)在低分辨层建立增强热红外图像残差与可见光图像残差之间关联并迁移至高分辨层,在保证超分辨图像细节信息的前提下,实现热红外图像空间超分辨。为了验证算法的有效性,本文采用2014年IGARSS数据融合竞赛提供的可见光与热红外实验数据进行实验,并与融合竞赛中表现最为优异的监督图特征融合方法进行比较,并从温度反演精度以及分类精度两个方面评价超分辨效果。实验结果表明,本文提出的方法其噪声抑制效果、空间平滑效果、边缘锐化效果更为优异,超分辨热红外图像有着更为精细的空间信息,并且对于不同区域类型均能较好的保护热红外图像光谱信息。对于不同地物类型,融合超分辨图像有较高的亚像素温度反演精度以及更高的分类精度,其温度反演误差小于1 K,总体分类精度较原热红外图像提升20%以上。