一种用于海洋赤潮监测的多光谱高分辨相机设计
发布时间：2021-01-10 14:33
近些年来,受人类日益频繁的海洋活动与环境因素的共同作用,海洋赤潮现象变得越发严重。为维护海洋生态环境,能否获取实时的海洋赤潮监测数据也成为了各临海国家治理赤潮的关键所在。目前海洋环境监测还主要以卫星遥感为主,其会受到一定的时空与天气限制。因此,本文提出一种用于机载平台实现对赤潮水体进行多光谱监测的高分辨成像系统,从而实现对赤潮海域的实时监测与治理。首先,根据调研海洋赤潮水体的特征光谱,分析和确定本文中多光谱成像的光谱通道。通过对比现有的光谱分光方式以及遥感成像手段,选定适用于机载多光谱成像的方案,同时具有适用于机载小型化、轻量化的特点。参考现有的机载平台系统制定了本文中要实现的技术指标,合理选择探测器件,考虑到包括像面照度等各方面因素的综合影响,确定了光学系统的焦距、视场角及F数等系统参数。其次,根据已论证的系统参数,通过选用双高斯结构为系统初始结构,采用ZEMAX软件完成对光学系统的设计。通过在结构中加入一对弯月透镜并通过寻找最佳非球面,提高系统的成像质量,使其满足指标要求。对设计好的光学系统进行了相关的像质评价,并对其进行了公差分析,在系统能够接受的范围内,给出合理的公差变量范围。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋赤潮现象[1-4]
图 1-2 MS4100 多光谱相机实物图[11]科院遥感所在完成“九五”重大项目的机实验系统”，该系统采用三个相机分别光谱相机研究领域的一次很好的尝试。洋局研制了一台多光谱扫描仪（MAM测成像，总共有十一个波段，主要对海系统外，随着光谱成像技术的成熟与应了巨大发展。20 世纪 80 年代，美国加研制出一款机载高光谱成像仪 AIS[13,1 128 个谱段，成像光谱范围为 900nm~
图 1-4 AVIRIS 高光谱成像仪结构示意图[15]代初，在美国海军研究所的支持下，Ha空间调制型超光谱成像技术的基础上，仪 FTVHSI[16]，其光谱范围为 440nm~ 个，光谱分辨率为 2nm~10nm，视场角加拿大研制的一款小型机载光谱成像仪为 CASI-1500 的相机利用光栅结构分光成像的谱段范围为 380nm~1050nm，视I-1500 b) 相机获取遥感图像图 1-5 CASI-1500 相机与其获取的遥感图像[1
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展[J]. 孙刚,黄文江,陈鹏飞,高帅,王秀. 农业机械学报. 2018(03)
[2]基于滤光片阵列分光的无人机载多光谱相机研制[J]. 曹丛峰,方俊永,赵冬. 光学技术. 2018(01)
[3]可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计[J]. 罗刚银,王弼陡,陈玉琦,赵义龙. 光子学报. 2017(09)
[4]滤光片阵列型多光谱相机中阵列的设计与形变影响分析[J]. 方煜,吕群波,刘扬阳,谭政,李伟艳,裴琳琳,王建威. 光子学报. 2015(07)
[5]遥感技术在海洋赤潮的监测与防治方面的应用[J]. 刘君臣,杨玉忠,黄勇. 北京测绘. 2015(03)
[6]基于Code V和Tracepro的成像光学系统一阶鬼像分析方法[J]. 梅超,周泗忠,张恒金,段晶,姜凯. 光学学报. 2013(04)
[7]测试条件对杂光系数测试结果的影响[J]. 曹智睿,荀显超,袁理. 中国光学与应用光学. 2010(04)
[8]一种机载多光谱相机的光学系统设计[J]. 孙鑫,白加光,王忠厚,白清兰,黄旻. 光子学报. 2009(12)
[9]可见/近红外光谱技术在液态食品检测中的应用研究进展[J]. 林涛,于海燕,应义斌. 光谱学与光谱分析. 2008(02)
[10]机载多光谱扫描仪及其海洋遥感信息获取的潜力[J]. 王迪峰,于龙,龚芳,潘德炉,朱乾坤. 仪器仪表学报. 2005(S1)
博士论文
[1]基于成像链分析的光谱成像系统设计方法研究[D]. 付强.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
[2]赤潮航空高光谱遥感探测技术研究[D]. 马毅.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2003
硕士论文
[1]遮光罩杂光抑制性能仿真分析及优化设计[D]. 杨召松.哈尔滨工业大学 2016
[2]可见光光学系统杂光分析及抑制[D]. 舒星星.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]机载吊舱光学系统方案论证与设计[D]. 宋宇.哈尔滨工业大学 2014
[4]天基多谱段空间目标成像系统研究[D]. 孟庆宇.哈尔滨工业大学 2012
[5]光学技术在赤潮监测中的应用[D]. 李刚.天津大学 2007
本文编号：2968878
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋赤潮现象[1-4]
图 1-2 MS4100 多光谱相机实物图[11]科院遥感所在完成“九五”重大项目的机实验系统”，该系统采用三个相机分别光谱相机研究领域的一次很好的尝试。洋局研制了一台多光谱扫描仪（MAM测成像，总共有十一个波段，主要对海系统外，随着光谱成像技术的成熟与应了巨大发展。20 世纪 80 年代，美国加研制出一款机载高光谱成像仪 AIS[13,1 128 个谱段，成像光谱范围为 900nm~
图 1-4 AVIRIS 高光谱成像仪结构示意图[15]代初，在美国海军研究所的支持下，Ha空间调制型超光谱成像技术的基础上，仪 FTVHSI[16]，其光谱范围为 440nm~ 个，光谱分辨率为 2nm~10nm，视场角加拿大研制的一款小型机载光谱成像仪为 CASI-1500 的相机利用光栅结构分光成像的谱段范围为 380nm~1050nm，视I-1500 b) 相机获取遥感图像图 1-5 CASI-1500 相机与其获取的遥感图像[1
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展[J]. 孙刚,黄文江,陈鹏飞,高帅,王秀. 农业机械学报. 2018(03)
[2]基于滤光片阵列分光的无人机载多光谱相机研制[J]. 曹丛峰,方俊永,赵冬. 光学技术. 2018(01)
[3]可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计[J]. 罗刚银,王弼陡,陈玉琦,赵义龙. 光子学报. 2017(09)
[4]滤光片阵列型多光谱相机中阵列的设计与形变影响分析[J]. 方煜,吕群波,刘扬阳,谭政,李伟艳,裴琳琳,王建威. 光子学报. 2015(07)
[5]遥感技术在海洋赤潮的监测与防治方面的应用[J]. 刘君臣,杨玉忠,黄勇. 北京测绘. 2015(03)
[6]基于Code V和Tracepro的成像光学系统一阶鬼像分析方法[J]. 梅超,周泗忠,张恒金,段晶,姜凯. 光学学报. 2013(04)
[7]测试条件对杂光系数测试结果的影响[J]. 曹智睿,荀显超,袁理. 中国光学与应用光学. 2010(04)
[8]一种机载多光谱相机的光学系统设计[J]. 孙鑫,白加光,王忠厚,白清兰,黄旻. 光子学报. 2009(12)
[9]可见/近红外光谱技术在液态食品检测中的应用研究进展[J]. 林涛,于海燕,应义斌. 光谱学与光谱分析. 2008(02)
[10]机载多光谱扫描仪及其海洋遥感信息获取的潜力[J]. 王迪峰,于龙,龚芳,潘德炉,朱乾坤. 仪器仪表学报. 2005(S1)
博士论文
[1]基于成像链分析的光谱成像系统设计方法研究[D]. 付强.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
[2]赤潮航空高光谱遥感探测技术研究[D]. 马毅.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2003
硕士论文
[1]遮光罩杂光抑制性能仿真分析及优化设计[D]. 杨召松.哈尔滨工业大学 2016
[2]可见光光学系统杂光分析及抑制[D]. 舒星星.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]机载吊舱光学系统方案论证与设计[D]. 宋宇.哈尔滨工业大学 2014
[4]天基多谱段空间目标成像系统研究[D]. 孟庆宇.哈尔滨工业大学 2012
[5]光学技术在赤潮监测中的应用[D]. 李刚.天津大学 2007
本文编号：2968878
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