本文關(guān)鍵詞：光學遙感偏振成像仿真與驗證方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學技術(shù)大學》 2015年

光學遙感偏振成像仿真與驗證方法研究

黃紅蓮  

【摘要】：偏振是光的基本屬性之一,偏振信息結(jié)合強度信息和光譜信息在提升光學遙感系統(tǒng)對大氣氣溶膠光學特性的反演精度,提升其對地物目標的識別能力都有重要的意義。目前在軌運行的偏振探測器多用于云和大氣氣溶膠參數(shù)的探測,其空間分辨率很低,通常為數(shù)千米級,而可支持地物目標的識別的空問分辨率 ‘般要在幾十米到米級。由于偏振輻射傳輸?shù)氖噶刻匦?必需考慮觀測幾何角度和氣溶膠模型對偏振輻射傳輸?shù)挠绊?才能判定高分辨率偏振對地遙感系統(tǒng)的設(shè)計及其信息處理過程是否合理。仿真是一個科學有效的技術(shù)途徑和驗證方法,本文就此開展研究。 根據(jù)偏振成像過程,結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)條件,提出基于空基偏振圖像或強度圖像來實現(xiàn)光學遙感偏振成像仿真的兩種方法,并給出了其原理和實現(xiàn)過程。結(jié)合大氣矢量輻射傳輸模型和地物目標二向反射特性模型,分析了大氣模式、氣溶膠模型、地物p-BRDF模型、幾何條件等因素對偏振成像的影響,結(jié)果表明幾何條件和氣溶膠模型對偏振成像數(shù)據(jù)有較大影響。 對基于空基偏振圖像的天基偏振成像仿真方法來說,獲得航拍的偏振圖像是前提,而對空基偏振圖像進行大氣校正,反演得到地面反射率是關(guān)鍵。本文介紹了多角度偏振成像儀DPC航拍圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程,通過對航拍圖像進行圖像配準和偏振輻射定標,將偏振波段的三個偏振方向的圖像轉(zhuǎn)化為反射率圖像和偏振反射率圖像,實現(xiàn)了多角度偏振成像儀航拍圖像的定量化。在此基礎(chǔ)上,詳細介紹了氣溶膠模型的確定方法,給出了氣溶膠光學厚度的反演方法。通過扣除大氣影響,獲得了地面偏振反射率圖像；通過數(shù)值仿真,模擬生成了不同大氣條件下的天基偏振反射率圖像,用于分析天氣條件對偏振探測的影響。 在基于強度圖像的偏振成像仿真方面,介紹了地物偏振二向反射特性獲取方法和遙感圖像分類方法,采用大氣矢量輻射傳輸模型,生成了不同大氣條件和不同幾何條件下的偏振成像仿真圖像,并對相同條件下的偏振及強度成像仿真結(jié)果進行了定量的對比。結(jié)果表明：雖然強度仿真圖像和偏振仿真圖像都隨著大氣能見度的降低逐漸模糊,但是偏振成像清晰度受大氣能見度的影響較弱,在低能見度及后向散射條件下或者某些特定方向上優(yōu)勢更為突出。根據(jù)偏振成像的清晰度對觀測方向較為敏感這一屬性,可通過仿真分析指導(dǎo)航天傳感器選擇特定的方向進行偏振探測,可以充分發(fā)揮偏振成像的優(yōu)勢,提升霧霾條件下航天對地偏振遙感的目標識別能力。 為檢驗偏振仿真結(jié)果的有效性,還給出了多種仿真效果檢驗及評價方法,并將偏振仿真圖像和實際航拍的偏振反射率圖像進行了對比,驗證了偏振成像仿真過程的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O436.3
【目錄】：

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