空间调制稳态微型快拍成像测偏技术研究

空间调制快拍成像测偏技术能通过空间调制将目标全部的Stokes参量编码到一幅干涉图像中,实现一次拍摄获取全部偏振信息和二维空间图像,在生物医学、空间遥感和军事监测等方面具有重要的科学意义和广阔的应用前景.在之前的研究中,理论分析了基于改进型萨瓦偏光镜的空间调制稳态微型快拍成像测偏技术(MSPSIP)方案,与基于传统萨瓦偏光镜的空间调制稳态微型快拍成像测偏技术方案相比:前者在空间载频和通道宽度上提高了2倍,反演目标同一Stokes参量的数据面积提高了4倍,这使得它在空间分辨率和信噪比等方面具有明显优势.本文采用计算机仿真从定量和定性两方面论证该理论分析的正确性;采用几何光线模型分析阐明目标的偏振态被MSPSIP调制的详细过程,并给出了像面干涉图表达式.搭建了实验装置,实验验证了该方案的正确性.讨论了调整分析器偏振化方向对干涉强度的影响,为MSPSIP的实际应用和优化提供了理论指导.该技术具有微型轻量、稳态、快拍,结构简洁、直光路和易配准,可同时获取多维偏振信息和目标图像的显著特点.

通道型偏振光谱技术的抗串扰偏振光谱重建算法(特邀)

提出了一种适用于通道型偏振光谱技术的高分辨率斯托克斯光谱重建算法。根据干涉仪的工作原理,建立正演模型矩阵。利用两个延迟器的相位对其单元进行了排列,得到求解矩阵。利用干涉图和最小二乘法求解矩阵恢复偏振光谱。此外,正演模型矩阵可以用随机矩阵代替,应用范围更广。新的光谱重建方法不通过加窗分离光谱,避免了通道混叠带来的影响。

高光谱遥感技术发展与展望

高光谱遥感技术是在成像光谱学基础上发展起来的一种遥感信息获取技术,因其高光谱分辨率及光谱和图像同时获取的能力,在大气探测、航天遥感、地球资源普查、军事侦察、环境监测、农业和海洋遥感等领域有着广泛和重要的应用。文章对高光谱遥感技术的发展概况进行了回顾,详细介绍了典型的高光谱遥感仪器的发展历程及其主要参数,对比了不同时期各个国家高光谱遥感载荷的性能特点,分析了中国高光谱遥感技术发展现状,并归纳了国际上未来高光谱遥感技术发展计划。文章结合当前信息时代的发展特点,对高光谱遥感技术未来发展进行了展望,指出了高光谱遥感技术探测波段进一步拓宽,时间、空间及光谱分辨率进一步提高,高光谱遥感技术种类进一步丰富,图像、光谱、偏振多元信息一体化获取,智能化、网络化以及小型轻量化的发展趋势,可为中国高光谱遥感技术的进一步成熟化和实用化提供参考。

偏振型干涉成像光谱仪中Savart偏光镜通光孔径的研究

论述了偏振型干涉成像光谱仪的核心部件——Savart偏光镜的结构和分光机理.应用波法线追迹的方法,对光在任意方位入射面内,以任意入射角入射时Savart偏光镜中的光线传播规律及出射光孔径变化进行了理论推导,给出了出射孔径与入射位置、入射角及入射方位角之间满足的关系,并讨论了光线传播始终处于Savart偏光镜晶体内部,最终从出射面射出所需满足的条件.采用计算机模拟,给出了光线垂直入射时,出射孔径的表达式,验证了推导的正确性;在此基础上对自行设计的干涉成像光谱仪通光孔径进行了详细分析和讨论,结果表明通光孔径精确值和近似值之间存在较大差异.给出了孔径面积利用率随入射方位角的变化曲线,阐明在干涉成像光谱仪的参数论证以及孔径光阑的选取中,不能忽略由于晶体双折射现象带来的孔径变化.研究结果可为偏振型干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供重要的理论依据和实践指导.

偏振型干涉成像光谱仪谱线位置定标方法的研究

论述了偏振型干涉成像光谱仪的工作原理,针对复原光谱谱线位置漂移问题,提出了原理修正和数据处理两种具有代表性的实验室谱线位置定标方法,给出了定标结果及对比分析.原理修正方法从干涉型成像光谱仪的参数选择着手,分析了产生谱线位置漂移的原因,针对复原谱线位置随行变化的问题,给出了修正方案,使得谱线位置精度明显提高;对于给定的四组激光器标准波长,谱线位置均方根误差由定标前的28.3914下降至5.5371,该方法对干涉型成像光谱仪具有普适性,且其定标参数对分析仪器指标提供了便利.数据处理方法弥补了原理修正定标存在的数据量大、短波定标效果弱等弊端,谱线位置均方根误差下降至0.9178,该方法实施简单,对不同的输入波长,所取不同行的数据用统一的表达式进行修正.该方法化繁为简、间接定标的思想具有一定的借鉴价值.该研究为偏振型干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供了重要的理论依据和实践指导.

三峡库区CO_2平均柱浓度的卫星和地面观测研究

大型水库会对CO_2释放和吸收产生影响。研究三峡水库的CO_2源汇效应是近年来的一个热点问题。重庆涪陵是三峡库区的腹心区域。在这一区域进行CO_2测量具有科学研究价值和环境保护应用意义。本文分析比较卫星和地面高光谱观察CO_2平均柱浓度(XCO_2)的方法及其结果。对拟在重庆涪陵站点设置的地面高光谱仪器采用改进的SCIATRAN大气辐射传输模型进行天顶观察模式模拟,得到模拟光谱和反演的XCO_2,并与日本GOSAT卫星观察的XCO_2数据进行比较。结果表明,两者的误差为1.22 ppm(parts per million,×10^(-6)),满足碳源汇研究的精度要求。这一结果为卫星观察资料应用于三峡库区CO_2探测和碳源汇效应研究提供了技术支撑。

单负材料组成一维光子晶体双量子阱结构的共振模

通过传输矩阵方法,计算模拟了两种单负材料组成一维光子晶体双量子阱结构的透射谱.研究发现:由于双量子阱结构双阱之间的相互耦合作用,共振模发生双重劈裂,共振峰之间的距离可以通过调节双阱之间的耦合强度控制,共振模的品质因子可以通过调节外部障碍光子晶体的周期数控制.并且,共振模受入射角和光偏振模式的影响都比较小,适合全方向滤波.当考虑两种单负材料不同损耗的影响时,研究结果表明,电损耗对低频处的共振模影响大,而磁损耗对高频和低频处的共振模影响都比较大.

大气中性点区域偏振效应的地-气参量研究

随着中国多颗偏振遥感器搭载发射,偏振遥感成为对地观测领域一个新的增长点以及研究热点。由于大气散射具有较强的偏振效应,大气与地表偏振信号的分离是偏振对地进行有效观测和应用的一个现实问题与难点问题。本文利用晴空中有规律的偏振分布以及大气偏振中性点的性质,对利用大气中性点的偏振效应进行地表—大气偏振信息分离的可行性进行了论证。通过对大气中性点在辐射传输过程性质的计算,得出Babinet大气中性点区域的偏振效应以及基于Babinet中性点区域进行偏振对地观测的基本方法,研究重点阐述了从航空遥感和航天遥感两个层面对如何将大气中性点应用于遥感观测进行了讨论。结果表明:(1)Babinet中性点相比于其他两个中性点,更适合于偏振遥感对地观测中地—气偏振参量分离;(2)航空遥感搭载偏振传感器在Babinet中性点区域进行地表探测可以消除大气偏振,突出地物偏振信息,有效进行地—气偏振参量分离;(3)在太阳同步轨道的卫星遥感影像上能够有效识别偏振中性点区域;研究成果有效分离高分辨率偏振遥感地物反演中的大气偏振耦合效应,实现地表偏振反射信息最大化,对于偏振遥感的大气校正以及定量化水平的提升具有实践意义。