冰凌红外散射特性及场景仿真研究
发布时间：2021-01-08 16:36
冰凌因为其强方向性散射以及强散射辐射亮度的散射特性,严重影响了卫星对地的目标检测识别。因此,对冰凌散射特性及其场景仿真技术方案的研究在各个领域尤其是军事领域方面有着重要的意义。由于冰凌特殊的散射特性,针对一般下垫面的散射辐射计算方法无法应用在冰凌散射问题上。此外,在一些特殊的领域需要得到不同条件下的冰凌场景图像,而卫星对冰凌观测在此方面存在着不足,因此需要通过仿真技术对冰凌的场景进行不同条件下的实时仿真生成。本文通过双向反射分布函数理论以及大气辐射传输理论,对冰凌的红外散射特性进行了建模计算,并对其遥感场景进行了仿真。本文选择的红外波段为2.53um,该波段范围内背景干扰较小,目标与背景对比度大,更易检测到目标。论文的主要研究内容和取得的成果如下:（1）研究了冰凌的基本散射过程。对双向反射分布函数的建模方法进行了详细研究。通过统计分析,采用直方图的方法对黄河冰凌和青海湖冰凌的遥感图像进行了解译,研究了这两类冰凌各自的特点。（2）研究了冰凌红外散射特性计算模型的建模方法。建立了冰凌的双向反射分布函数模型,并根据不同类型冰凌所对应的冰凌特征参数,建立了冰凌的红外散射模...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BRDF定义的几何示意图
图 2-9 Torrance-Sparrow 模型几何示意图为 Torrance-Sparrow 模型的微观面元的反射面元，太阳辐射以天顶角和方位角分别为 反射，微面元的法线方向和宏观表面法线方位角为 ，其本地入射角为a ，观察方向粗糙度，因为用高斯分布描述表面的分布状22D ( , ) Cexp( ) 是使得概率密度函数 D( , )在整个上半空ow 模型的 BRDF 可看做漫反射分量 BRD
冰凌下垫面具有强散射反射特征，通过对冰凌的遥感数据转换为图像并且对具体的测量数据进行分析，可以更直观的体现这一特点。通过将每个像素点的遥感数据转换为相应的灰度值，从而将遥感数据转换为遥感图像。2.4.1 黄河冰凌遥感图像解译图 2-11 为不同时刻的黄河冰凌遥感数据所生成的图像，探测的为陕西省府谷县段黄河冰凌。从图 2-11 可以看出，黄河冰凌对太阳辐射的照射表现出很强的散射辐射亮度，要远远超过黄河周围的黄土等背景的散射辐射亮度。黄河冰凌周围背景的散射辐射亮度的数量级在 10-3~10-1W/(m2·sr)，而黄河冰凌的散射辐射亮度的数量级为 100W/(m2·sr)，黄河冰凌的散射辐射亮度比周围地物背景的散射辐射亮度要高一至三个数量级。在每幅图像中，由于不同地段的黄河地势起伏不同，散射光进入探测器的角度也不同，导致了同一幅图像中在不同地段的黄河冰凌的散射辐射亮度也不同。比较图 2-11 中的三幅图像，随着遥感卫星探测时间不同，观察角度也不同，导致了三幅图像中同一位置的黄河冰凌的散射辐射亮度也在发生明显变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遥感数据的河冰过程解译及分析[J]. 李超,李畅游,赵水霞,冀鸿兰. 水利水电科技进展. 2016(03)
[2]基于随机表面微面元理论的二向反射分布函数几何衰减因子修正[J]. 刘宏,朱京平,王凯. 物理学报. 2015(18)
[3]大气背景对红外目标探测的影响[J]. 田昌会,杨百愚,蔡明,范琦,王斌科,王伟宇,屈绍波. 红外与激光工程. 2014(02)
[4]渤海平整海冰多角度反射光谱特征[J]. 刘成玉,顾卫,李澜涛,许映军. 海洋学报(中文版). 2013(03)
[5]北极海冰的光谱特征分析[J]. 柯长青,谢红接,雷瑞波,李群,孙波. 光谱学与光谱分析. 2012(04)
[6]不同大气条件下红外成像效果模拟[J]. 高春雷,易维宁,崔文煜,刘晓,王先华,张冬英,叶函函,方勇华. 红外与激光工程. 2012(03)
[7]地表粗糙度参数化研究综述[J]. 江冲亚,方红亮,魏珊珊. 地球科学进展. 2012(03)
[8]非朗伯面目标对复杂背景红外辐射的散射特性[J]. 杨玉峰,吴振森,曹运华. 红外与激光工程. 2011(05)
[9]湖冰遥感监测方法综述[J]. 魏秋方,叶庆华. 地理科学进展. 2010(07)
[10]黄河内蒙古段冰凌形成机理及凌汛成因分析研究[J]. 冯国华,朝伦巴根,闫新光. 水文. 2008(03)
博士论文
[1]高真实感红外场景实时仿真技术研究[D]. 黄曦.西安电子科技大学 2014
[2]湖冰微结构及其对热、力学参数影响的研究[D]. 黄文峰.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于MODIS遥感数据的特定云属性研究[D]. 熊贤成.电子科技大学 2015
[2]小麦叶片光学特性的获取与建模分析[D]. 杜朋朋.浙江大学 2014
[3]粗糙面散射的BRDF方法研究[D]. 杨钰琦.西安电子科技大学 2012
[4]物体表面反射特性测定方法的研究[D]. 黄冰峰.华中科技大学 2007
[5]下垫面在地对空观测中的作用以及天空背景仿真软件开发[D]. 刘淼.电子科技大学 2006
[6]一种实时红外场景仿真方法研究[D]. 解卫博.西安电子科技大学 2006
[7]目标与地物光散射特性的BRDF模化技术[D]. 刘剑锋.西安电子科技大学 2005
本文编号：2964934
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BRDF定义的几何示意图
图 2-9 Torrance-Sparrow 模型几何示意图为 Torrance-Sparrow 模型的微观面元的反射面元，太阳辐射以天顶角和方位角分别为 反射，微面元的法线方向和宏观表面法线方位角为 ，其本地入射角为a ，观察方向粗糙度，因为用高斯分布描述表面的分布状22D ( , ) Cexp( ) 是使得概率密度函数 D( , )在整个上半空ow 模型的 BRDF 可看做漫反射分量 BRD
冰凌下垫面具有强散射反射特征，通过对冰凌的遥感数据转换为图像并且对具体的测量数据进行分析，可以更直观的体现这一特点。通过将每个像素点的遥感数据转换为相应的灰度值，从而将遥感数据转换为遥感图像。2.4.1 黄河冰凌遥感图像解译图 2-11 为不同时刻的黄河冰凌遥感数据所生成的图像，探测的为陕西省府谷县段黄河冰凌。从图 2-11 可以看出，黄河冰凌对太阳辐射的照射表现出很强的散射辐射亮度，要远远超过黄河周围的黄土等背景的散射辐射亮度。黄河冰凌周围背景的散射辐射亮度的数量级在 10-3~10-1W/(m2·sr)，而黄河冰凌的散射辐射亮度的数量级为 100W/(m2·sr)，黄河冰凌的散射辐射亮度比周围地物背景的散射辐射亮度要高一至三个数量级。在每幅图像中，由于不同地段的黄河地势起伏不同，散射光进入探测器的角度也不同，导致了同一幅图像中在不同地段的黄河冰凌的散射辐射亮度也不同。比较图 2-11 中的三幅图像，随着遥感卫星探测时间不同，观察角度也不同，导致了三幅图像中同一位置的黄河冰凌的散射辐射亮度也在发生明显变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遥感数据的河冰过程解译及分析[J]. 李超,李畅游,赵水霞,冀鸿兰. 水利水电科技进展. 2016(03)
[2]基于随机表面微面元理论的二向反射分布函数几何衰减因子修正[J]. 刘宏,朱京平,王凯. 物理学报. 2015(18)
[3]大气背景对红外目标探测的影响[J]. 田昌会,杨百愚,蔡明,范琦,王斌科,王伟宇,屈绍波. 红外与激光工程. 2014(02)
[4]渤海平整海冰多角度反射光谱特征[J]. 刘成玉,顾卫,李澜涛,许映军. 海洋学报(中文版). 2013(03)
[5]北极海冰的光谱特征分析[J]. 柯长青,谢红接,雷瑞波,李群,孙波. 光谱学与光谱分析. 2012(04)
[6]不同大气条件下红外成像效果模拟[J]. 高春雷,易维宁,崔文煜,刘晓,王先华,张冬英,叶函函,方勇华. 红外与激光工程. 2012(03)
[7]地表粗糙度参数化研究综述[J]. 江冲亚,方红亮,魏珊珊. 地球科学进展. 2012(03)
[8]非朗伯面目标对复杂背景红外辐射的散射特性[J]. 杨玉峰,吴振森,曹运华. 红外与激光工程. 2011(05)
[9]湖冰遥感监测方法综述[J]. 魏秋方,叶庆华. 地理科学进展. 2010(07)
[10]黄河内蒙古段冰凌形成机理及凌汛成因分析研究[J]. 冯国华,朝伦巴根,闫新光. 水文. 2008(03)
博士论文
[1]高真实感红外场景实时仿真技术研究[D]. 黄曦.西安电子科技大学 2014
[2]湖冰微结构及其对热、力学参数影响的研究[D]. 黄文峰.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于MODIS遥感数据的特定云属性研究[D]. 熊贤成.电子科技大学 2015
[2]小麦叶片光学特性的获取与建模分析[D]. 杜朋朋.浙江大学 2014
[3]粗糙面散射的BRDF方法研究[D]. 杨钰琦.西安电子科技大学 2012
[4]物体表面反射特性测定方法的研究[D]. 黄冰峰.华中科技大学 2007
[5]下垫面在地对空观测中的作用以及天空背景仿真软件开发[D]. 刘淼.电子科技大学 2006
[6]一种实时红外场景仿真方法研究[D]. 解卫博.西安电子科技大学 2006
[7]目标与地物光散射特性的BRDF模化技术[D]. 刘剑锋.西安电子科技大学 2005
本文编号：2964934
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