非同温对平面混合像元温度发射率分离的影响分析

在热红外光谱区域,假设非同温平面混合像元的发射率为r-emissivity,那么它的辐射温度是随波长变化的.以典型的由土壤和植被组成的非同温平面混合像元为例,分析了非同温对其辐射温度的影响,并给出体现辐射温度变化的可能的方法.利用模拟的热红外高光谱数据对该方法进行了验证,验证结果表明,该方法能够较好地刻画非同温平面混合像元辐射温度随波长的变化,提高了非同温平面混合像元r-emissivity的反演精度.     

一种顾及表面间多次散射的热辐射方向性模型

利用辐射换热角系数描述了非同温异质表面间的多次散射效应,据此建立热辐射方向性模型,并对模型的数值计算进行了讨论.将模型应用于行结构目标,结合孔隙率模型模拟其方向亮温(Directional Brightness Tempera-ture,DBT)变化规律.结果表明,模拟得到的规律与地面观测结果具有较高的一致性,平均偏差在0.5 K以内.同时发现,多次散射效应增强了目标DBT,但对DBT的变化幅度又起平滑作用;目标组分的温差、几何结构、发射率均可导致DBT发生变化,温差越大,表面越凹,发射率越小,DBT随观测角度变化的程度越剧烈;模型可以解释热辐射中的"热点效应",认为"热点"的产生主要与组分温度空间分布有关.模型对于研究发射率方向性,城市热红外遥感反演及热红外邻近像元影响等问题可提供参考或思路.     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

AOTF成像光谱仪及其在青藏高原多尺度遥感中的试验应用

简要阐述了AOTF的光学滤波机理和AOTF成像光谱仪的系统架构,研制了一套基于AOTF的地面成像光谱试验系统,将其应用于青藏高原多尺度遥感试验,针对高原植被试验区获取了不同尺度的成像光谱数据,为多尺度遥感试验提供了更为丰富的地面支持及比对数据.通过对数据的处理分析,证明了该技术在工程上的可行性,并为遥感图像混合像元分解等问题提供了新的解决方案.     

一种近似用于高发射率城市地表热红外等效发射率的方向性变异核驱动模型及其不确定性分析

地表热红外发射率(8~14μm)的方向性变异为遥感地表温度的反演及应用引入了不确定性,这种问题在城市地表显得尤为突出.发展了一种近似用于高发射率城市地表热红外等效发射率的方向性变异(Urban Surface Emissivity Anisotropy,USEA)核驱动模型,并分析了具体应用时的不确定性,其中USEA用非垂直观测的发射率与垂直观测时的发射率之比定量表示.模型有两个基本假设:(1)白天,USEA具有热点效应,热点位置与太阳位置接近;(2)夜晚,USEA无明显热点效应,且主要与观测天顶角相关.该核驱动模型由各向同性核、多次散射核、以及温差核组成,其中各向同性核为常数1,多次散射核描述了USEA与观测天顶角的关系,温差核描述了USEA的热点效应.基于计算机模拟数据的模型评价结果表明,核驱动模型可以表达USEA的时空变化,但城市地表热惯量会导致模型的适用性降低.该核驱动模型在MODIS等传感器的方向性比辐射率数据上,具有一定的应用潜力.     

悬浮泥沙浓度分布方差与尺度修正——八邻域算法

在归纳总结悬浮泥沙反演模型尺度效应研究现状的基础上,提出了基于八邻域窗口估算像元泥沙浓度分布方差算法,并利用该算法的计算结果,推导与计算了线性模型、对数模型和指数模型的尺度修正方法.结合太湖Landsat/TM影像数据和同步实测泥沙浓度数据及光谱数据的分析表明:悬浮泥沙浓度定量模型的尺度效应误差与模型密切相关.对于像太湖这样的复杂Ⅱ类水体,尺度效应可以导致反射率的相对误差达到16%.     

AOTF成像光谱仪及其在青藏高原多尺度遥感中的试验应用

简要阐述了AOTF的光学滤波机理和AOTF成像光谱仪的系统架构,研制了一套基于AOTF的地面成像光谱试验系统,将其应用于青藏高原多尺度遥感试验,针对高原植被试验区获取了不同尺度的成像光谱数据,为多尺度遥感试验提供了更为丰富的地面支持及比对数据。通过对数据的处理分析,证明了该技术在工程上的可行性,并为遥感图像混合像元分解等问题提供了新的解决方案。     

一种近似用于高发射率城市地表热红外等效发射率的方向性变异核驱动模型及其不确定性分析

地表热红外发射率(8~14 μm)的方向性变异为遥感地表温度的反演及应用引入了不确定性,这种问题在城市地表显得尤为突出。本文发展了一种近似用于高发射率城市地表热红外等效发射率的方向性变异(Urban Surface Emissivity Anisotropy, USEA)核驱动模型,并分析了具体应用时的不确定性,其中USEA用非垂直观测的发射率与垂直观测时的发射率之比定量表示。模型有两个基本假设：(1)白天,USEA具有热点效应,热点位置与太阳位置接近;(2)夜晚,USEA无明显热点效应,且主要与观测天顶角相关。该核驱动模型由各向同性核、多次散射核、以及温差核组成,其中各向同性核为常数1,多次散射核描述了USEA与观测天顶角的关系,温差核描述了USEA的热点效应。基于计算机模拟数据的模型评价结果表明,核驱动模型可以表达USEA的时空变化,但城市地表热惯量会导致模型的适用性降低。该核驱动模型在MODIS等传感器的方向性比辐射率数据上,具有一定的应用潜力。     

基于遗传算法综合Terra/Aqua MODIS热红外数据反演地表组分温度

混合像元组分温度相对来说更有应用价值,而多角度热红外遥感的发展推动了混合像元组分温度反演基础和方法的发展.根据前期数值模拟得到Terra和Aqua卫星上的MODIS测量可以认为是同一卫星在两个不同观测时间和观测角度上的测量,综合利用Terra和Aqua卫星上的MODIS数据反演混合像元内土壤和植被组分温度.根据混合像元热红外辐射模型,利用遗传算法,分别模拟Terra卫星MODIS的32和33通道,以及Terra和Aqua卫星上MODIS的32通道辐射反演了河北怀来试验区范围内植被覆盖率、土壤组分温度和比辐射率、植被组分温度和比辐射率等表面参数.通过与实测数据进行比较,综合利用上午Terra和下午Aqua卫星32通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量温度偏差在1℃内,而利用上午Terra卫星32和33通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量值偏差在1.4℃内.尽管利用双星数据反演的组分温度精度相对较高,但针对同一个像元,两个方案反演的结果有一定偏差.     

热红外联合被动微波重构裸土区地表温度时间序列数据算法

在进行一定区域地表温度时间序列的研究中,常遇到由于天气原因造成的温度数据缺失问题,针对这一突出问题,在分析土壤发射率数据库的基础上,提出了一种裸露地表晴空时段热红外、微波亮温数据与非晴空时段微波亮温数据相结合来获取时间序列中缺失的地表温度数据的算法.此算法不仅解决了被动微波进行地表温度反演过程中下垫面发射率难以确定的问...     

基于订正ALPHA差值谱的热红外温度与发射率分离算法

与可见光遥感不同,热红外传感器测得的辐射亮度值是温度和发射率的函数,因此,对于热红外遥感,温度和发射率的分离是一个关键问题？本研究从普朗克方程的维恩近似出发,定义并推导出与温度无关的ALPHA差值谱,并进一步提出消除维思近似影响的修正项．以此为基础,在不考虑大气下行辐射影响的条件下,借鉴ALPHA导出发射率法和ASTERTES算法的优点,提出一个新的发射率温度分离算法．与现有发射率温度分离算法相比,该算法的优点是原理清楚,流程简单,求解速度快,结果精度高,并且适用的温度和下垫面范围宽．     

基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

基于遥感反演的空间下视系统红外场景仿真

空间红外下视系统的真实感红外场景仿真一直以来都是研究的一个难点。提出了一种基于卫星红外遥感反演数据的空间下视红外场景仿真方法。利用红外遥感反演数据,通过匹配算法获得仿真波段内地表红外纹理,建立了下视红外观测模型,对地表红外纹理图像在传感器焦平面上重采样,最后按照辐射传输理论,计算生成光学入瞳前红外场景。仿真结果表明:该方法可以逼真地模拟地物场景红外纹理特征。将热红外遥感反演技术应用于红外场景仿真,极大简化了大规模地表场景仿真过程,为空间下视系统红外场景仿真提供了一种直观、有效的新方法。     

土壤热红外辐射及其偏振辐射特性影响因素分析

针对目前地面目标热红外通道辐射特性及其偏振辐射特性的遥感探测需求,将五大典型地面目标之一——土壤作为研究对象,并利用地物热红外多角度偏振遥感测量平台及仪器获取了不同因素影响下的土壤热红外多角度热辐射与偏振辐射数据。分别从探测角、方位角、波段、偏振角和土壤类型五个方面研究了土壤的热辐射特性及其偏振辐射特性。结果表明,当入射光源固定时,土壤的辐射亮度和亮度温度均随探测角的增大而增大;当方位角为180°时,二者均达到最大值;它们随波段变化呈现不同的规律;偏振角以及土壤类型对辐射亮度的影响不显著,而对亮度温度的影响显著。该研究成果可以为开展热红外土壤遥感应用提供新的思路与方法,并可为热红外遥感和偏振遥感的进一步发展提供重要的理论支撑。     

聚类分割的交互式遥感热红外图像模糊增强北大核心CSCD

交互式遥感热红外图像在边缘区域的像素呈现较强交互干扰,缺少必要区分过程,导致增强后的交互式遥感热红外图像视觉效果差、抗噪性能差、增强效率低。提出基于聚类分割的交互式遥感热红外图像模糊增强方法,采用模糊C均值聚类算法,对交互式遥感热红外图像聚类分割处理,对边缘区域特殊及弱小交互目标分割,进一步区分交互区域的干扰,缩短后期增强所用的时间。采用中值滤波方法去除交互式遥感热红外图像中存在的噪声,结合Sobel算子和二阶微分算子的拉普拉斯算子对去噪后的交互式遥感热红外图像进行锐化处理,通过图像去噪和图像锐化实现交互式遥感热红外图像的模糊增强。仿真实验可知,所提方法进行交互式遥感热红外图像模糊增强所获取的图像清晰度较高、抗噪性能较佳、增强效率较高。     

Remote sensing of land surface temperature: the directional viewingeffect

Land surface temperature and emissivity products are currently being derived from satellite and aircraft remote sensing data using a variety of techniques to correct for atmospheric effects. Implicit in the commonly employed approaches is the assumption of isotropy in directional thermal infrared exitance. The authors' theoretical analyses indicate angular variations in apparent infrared temperature will typically yield land surface temperature errors ranging from 1 to 4°C unless corrective measures are applied     

医疗红外线热影像应用于辅助临床冠状动脉血管阻塞率分析

红外线数位热影像非常适合显示受测物体曲面所发射红外线辐射之二维温度分佈,因此红外线心脏热影像又被称为冠状动脉热像血管造影。在本研究中,提出了一种数位影像处理之演算法,以定位血栓阻塞或颈缩狭窄之位置。本演算法包含四个连续之处理过程;首先,针对红外线数位热影像之二维温度灰阶像素进行二值化处理,利用多阈值适性分割来区分心脏(背景)或冠状动脉(前景)像素。接著第二处理过程将分割所得原始动脉像素,经过一连串之胡椒状像素去除(pepper-like pixels removing)、外围像素侵蚀(erosion)、与原区域相减(subtraction)、递迴式邻域探访(recursive neighborhood visiting)、动脉轮廓点串链(point linked list)建立以及短边删除等处理之后,提取出冠状动脉之候选轮廓。在第三个处理过程中,由医生自主点选一冠状动脉分支,利用形态学细化(morphological thinning)以及临域分析(neighborhood analysis),以便计算最长之中心轴曲线。在最后一个处理过程中,在沿著有向中心轴曲线上移动,将每一个中心轴像素至最近之左右边动脉血管轮廓相加起来,成为该中心轴像素之可变血管管径,并沿此弯曲之中心轴绘製出矫直哩程管径图,以提供医生有用之狭窄处生理资讯。接著本研究定义一血管阻塞率公式,以区域阻塞率最小值来预估未来动脉阻塞最可能发生之位置。     

基于红外辐射聚合模型的城市街道红外辐射特性分析

城市环境中建筑物的反射辐射与发射辐射是影响城市街道红外遥感特性的重要因素。基于红外辐射聚合模型（Thermal infrared radiance simulation with aggregation model,TITAN）,对红外辐射在城市街道场景中的传输过程与分配过程进行了分析,基于Cook-Torrance 模型,理论上计算并重点分析了邻近街道的建筑物窗户与墙壁的反射辐射与发射辐射对街道红外辐射特性的贡献,对影响邻近环境辐射的主要因素进行了讨论,为城市场景中景物的红外辐射特性研究和红外遥感特性分析提供了理论参考。