红外仿真中的海面发射率模型

海面作为舰船的主要背景,其红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。介绍了三种海面发射率的计算模型：灰体模型、经验模型和理论模型,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求,分析比较了它们的计算结果。结果显示,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,在天顶角较大的情况下必须使用理论模型。     

红外隐身涂层光谱发射率测量定标研究

受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响,飞机红外隐身涂层容易产生裂纹、剥落等损伤.监控涂层光谱发射率是红外隐身涂层状态监控的一种有效手段.光谱发射率监控设备的定标直接影响涂层光谱发射率测量结果的可信度,进而影响飞机红外隐身特性的评估结果.针对光谱发射率测量定标需求,研究了积分球定向积分反射比测量系统定标方法,并开展红...     

A new algorithm for temperature and spectral emissivity retrieval over active fires in the TIR spectral range

The problem of temperature and spectral emissivity assessment from hyperspectral remotely sensed data is discussed with reference to monitoring of active fires and hot targets. A new algorithm, called similar pixel addition, was developed, which allows us to retrieve the temperature of burning areas by employing spectral data collected at thermal infrared (TIR) wavelengths. The new algorithm resolves the uncertainty connected with temperature-emissivity separation assuming a slow spatial variation of emissivity, hence reducing the number of unknowns involved in the inversion of a couple of similar pixels at once. Performance of this procedure is thoroughly discussed and compared with results from two other algorithms operating in the TIR and shortwave infrared spectral ranges. This paper shows results obtained applying the new algorithm to hyperspectral images gathered by the Multispectral Infrared and Visible Imaging Spectrometer in Northern Italy (Alps) over a natural fire that broke out in July 1999. This paper is completed with a theoretical discussion of the involved topics.     

基于光线跟踪和BRDF模型的红外高光反射仿真

仿真红外高光反射现象是实现红外场景真实感的必要内容。本文从红外辐射传输过程出发,提出一种基于光线跟踪和双向反射分布函数(Bidirectional Reflection Distribution Function,BRDF)模型的红外高光反射仿真方法,该方法利用光线跟踪模型确定红外高光反射现象中起主要贡献的光线,减少计算量;同时,为了解决传统方法仅应用反射率进行仿真带来的真实感不强的问题,引入BRDF计算红外辐射反射分量,提高红外高光现象仿真的真实感。实验结果表明,本文方法通过将光线跟踪模型与双向反射分布函数相结合实现了红外仿真中真实感和计算量的统一,为红外高光反射现象仿真提供了新思路。     

采用低发射率红外材料对探测距离和概率的影响

为研究双机空战中目标机采用低发射率红外材料后对攻击机机载红外搜索跟踪系统探测距离和概率的影响,建立了飞机运动过程和机载红外搜索跟踪系统探测距离计算模型,得到了相向飞行、同向飞行和侧向飞行三种典型的双机空战过程中探测距离和概率随飞行时间、速度、轨迹的变化规律。计算中考虑了目标的光谱辐射特征、大气透过率和探测器性能等因素对探测距离和概率的影响。结果表明目标机采用低发射率红外材料抑制红外特征后,在相同探测概率的情况下,探测距离明显减小;在攻击机与目标机相同距离的情况下,探测概率明显下降。     

近红外光谱分析技术及其在药物工业中的应用

与传统的药物分析方法相比，近红外光谱分析技术无论在药品的分析速度还是在样品制备的简易程度上均具有明显的优势。采用近红外光谱分析技术可以在几秒内完成一个片剂样品的扫描测定，因而可以在很短的时间内对大量的片剂进行无损监测，从而保证整批产品的质量，且几乎不影响药物的生产速度。自20世纪90年代以来，近红外光谱分析技术在制药工业中已成为一种有效的分析手段。展望21世纪，该项技术将在各个工业领域受到重视，并将得到广泛的应用。     

红外光谱辐射计的研制

介绍了红外光谱辐射计的组成及工作原理,分析了其信号处理方法。红外光谱辐射计的核心是分光元件、光学系统及信号处理部分。该设备采用容易调整的高像质反射光学系统和波长在２５～１４μｍ连续可变的分光系统,并采用高集成度、高精度的数据采集、数字锁相和数据处理、存储系统。观察瞄准、探测接收的光学系统以及数据采集、处理系统都被放到一个体积很小的测量头中,具有体积小、质量轻牢固可靠、抗干扰性能强和使用方便等优点。入瞳的最小可探测率为１０－１２Ｗ／ｃｍ２,光谱分辨率为２％,测量速度为１０条谱线／ｓ。经实际检测和使用,该设备的性能达到国内外先进水平,并具有野外工作的特点。     

发射率对飞机蒙皮温度及红外辐射特性的影响

建立了某型飞机的简化几何模型,并设置了飞机的飞行航迹。综合考虑了太阳辐射、地球辐射、大气辐射和气动加热的多种因素,结合飞机蒙皮材料物理特性,针对涂覆三种不同发射率的隐身涂层蒙皮建立了导热物理模型,采用一维导热方程计算了飞机在12:00~12:45时间段飞行时不同发射率的蒙皮表面的温度分布。最后综合考虑了环境辐射的影响,分别对具有不同发射率的飞机蒙皮3~5 m和8~14 m两个波段的红外辐射强度进行了数值计算。结果表明:随着蒙皮发射率的减小,在一定程度上能降低蒙皮在8~14 m波段的红外辐射强度,但是因环境因素的影响,仅仅通过降低蒙皮发射率,飞机红外隐身的效果并不理想。     

Hedging static saliency models to predict dynamic saliency

In recent years, many computational models for saliency prediction have been introduced. For dynamic scenes, the existing models typically combine different feature maps extracted from spatial and temporal domains either by following generic integration strategies such as averaging or winners take all or using machine learning techniques to set each feature’s importance. Rather than resorting to these fixed feature integration schemes, in this paper, we propose a novel weakly supervised dynamic saliency model called HedgeSal, which is based on a decision-theoretic online learning scheme. Our framework uses two pretrained deep static saliency models as experts to extract individual saliency maps from appearance and motion streams, and then generates the final saliency map by weighted decisions of all these models. As visual characteristics of dynamic scenes constantly vary, the models providing consistently good predictions in the past are automatically assigned higher weights, allowing each expert to adjust itself to the current conditions. We demonstrate the effectiveness of our model on the CRCNS, UCFSports and CITIUS datasets.     

我国西北沙源区地表热红外发射率特征分析

沙源区地表热红外发射率特性的研究对地表的组分和物理特征等的研究有重要意义。用102f测量了西北沙源区各类型地表的发射率。将测量结果与ASTER JHU波谱库数据对比,显示了测量的结果可靠性和必要性。分析结果表明,不同地表类型发射率差异显著,同种类型地表发射率因物理特征不同会呈现规律性差异,发射率在时间尺度上具有稳定性。测量的沙源区发射率数据及分析结果对沙尘暴相关研究有重要意义。     

非全视场条件下目标红外发射率的测试和计算

非全视场条件下测试物体辐射特性时,背景干扰是影响其准确性的最关键因素。根据普朗克辐射定律,通过方法研究和公式推导消除背景干扰,建立了非全视场条件下目标辐射特性的测试和计算方法。在此基础上,采用SR-5000N 光谱辐射计,在全视场和非全视场两种模式下开展铝板和碳纳米管(MWCNTs)复合涂层的红外光谱发射率测试实验,进一步验证该测试计算方法的有效性。结果表明,在非全视场条件下,尤其在测定高发射率目标时,该方法得到的样品红外发射率与全视场条件下的测试结果数据较为一致,可基本反映样品的真实光谱特性,有效解决了视场大小对目标辐射特性测试的局限,拓展其应用领域。     

硅太阳能电池板的光谱BRDF测量及色度特性的研究

实验测量了硅太阳能电池板在380～780 nm内的光谱双向反射分布函数（BRDF）,分析了光谱双向反射分布函数随波长及散射角的变化趋势,将色度学理论和光散射理论相结合,寻找到光散射理论中的双向反射系数与色度学中光谱反射率因数的联系,进而获得了一种通过光谱BRDF测量实现物体色度特性表征的方法。并且采用CIELAB均匀色空间中的明度指数和色品指数、定量地描述了几种入射条件下、不同散射方向上目标样片的颜色特性。将目标样片的光谱双向反射分布函数的研究应用到颜色光学领域中,对目标的探测、识别和颜色复现等具有重要的应用价值。     

Measurement of directional and spectral signatures of light reflectance by snow

The bidirectional reflection distribution functions (BRDF) of snow have been measured at high spectral resolution at various locations in Finland (Vuotso, Hyytia/spl uml/la/spl uml/, Sodankyla/spl uml/, Kilpisja/spl uml/rvi, Rovaniemi, Sodankyla/spl uml/ again). The measured snow types include fresh, new snow, both needle-like and hexagonal flakes, old, loose snow, and melting and refrozen snow. All snow types show strong forward scattering as previously reported, but there also appeared to be some enhancement in the backward directions that has not been reported in much detail. The grain size gives a clear signal at near-infrared, which was observed previously. A nontrivial dependence on grain shape was also observed, which has been ignored previously. Melting snow has a distinct forward feature not observable in dry snow: first a maximum in specular direction, a minimum after that, and then again brightening forward. There is a spectral signal at 1250/1350 nm that could be useful for wetness recovery in particular, even when the topography or BRDF model is not known. Density dependence was observed, partially contradicting earlier measurements. Microtopographic roughness slightly increases backscattering as expected. Much more detailed information about snow could be observed using hyperspectral, multidirectional remote sensing techniques than with current instruments. Measurements of more snow types need to be taken, especially dirty snow, snow/vegetation composites, and rough snow surfaces.     

基于红外漫反射谱和机器学习的粉末物质识别

红外光谱可有效携带化合物结构以及化合物组成成分的信息,在化学研究、纯度检测和药物识别领域已得到广泛应用。但在实际应用场景中,由于缺乏标准样品制备的条件,红外光谱识别准确率较低,效率较差,使这项技术受到了极大限制。本文采用可调谐红外量子级联激光器作为激光源,建立记录粉末样品漫反射光谱的实验系统。以葡萄糖和聚乙烯混合粉末漫反射谱为例,通过Kubelka-Munk(K-M)方程和Kramers-Kronig(K-K)关系合成样品的透射谱,并验证漫反射谱还原透射谱的可能性。将光谱数据用于两种神经网络模型中,对混合粉末质量分数进行预测。结果表明,在K-K关系变换下,长短期记忆(LSTM)网络模型预测效果最佳,明显优于BP神经网络模型;在K-M方程变换下,两种神经网络对高质量分数葡萄糖样品的预测都比较准确,对低质量分数的预测较差。两种漫反射光谱校正方法都不同程度地提高了训练结果的准确性,LSTM模型整体优于BP神经网络模型。这些研究结果有助于发展基于频率可调谐或宽谱红外激光的未知混合粉末样品的识别技术。     

Investigation of brightness correlation regularities in infrared and visible spectral ranges

The new analytical relationships establish the dependence of correlation characteristics (coefficients of correlation and of linear regression) of brightness fields in IR and visible ranges of wavelengths on optico-physical parameters of the surveyed surface, natural heat exchange conditions, and spectral intervals of the surveillance devices. The paper presents results of calculations of the daytime behavior of correlation characteristics of brightness for landscape fragments with flat relief and for technogenic three-dimensional objects. Original Russian Text ? N. I. Pavlov, Ye. E. El’ts, 2007, published in Izvestiya VUZ. Radioelektronika, 2007, Vol. 50, No. 4, pp. 12–21.     

基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.     

低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响

为了研究红外低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响,在相同实验工况下,实验测量了3种涂敷方案:(1）仅中心锥涂敷;（2）仅混合器内表面涂敷;（3）中心锥与混合器内表面同时涂敷。下轴对称和S弯二元排气系统壁温和红外辐射特性。结果表明:涂敷低发射率材料将导致表面温度升高,同时也影响排气系统非涂敷区域的壁面温度分布。高温部件涂敷低发射率材料时,在涂敷区域可被直接探测的角域内,可有效抑制排气系统的红外辐射,但在涂敷区域不能被直接探测的角域内其影响规律因涂敷方案而变,在3种涂敷方案中,S弯二元排气系统仅涂敷混合器内表面,轴对称排气系统中心锥和混合器内表面同时涂敷低发射率材料时整体红外抑制效果最好。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

岩石受力后红外辐射及其光谱特征随之发生变化,但不同岩石及不同波段的变化特征不同。本文以实验为研究手段,通过对两种花岗岩进行常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计（8~14μm）对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段。表明花岗岩辐射亮度（增量）与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响。按红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4~10.6μm,中心波长为8.75μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2~11.7μm,中心波长为10.25μm。上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

通过对两种花岗岩进行室内常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计(8 ～14μm)对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段.结果表明,花岗岩辐射亮度(增量)与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响.接红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4～10.6 μm,中心波长为8.75 μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2～11.7 μm,中心波长为10.25 μm.上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段.