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光学学报 2016年第8期36卷 126-134页

作者：王宏博胡秀清张璐张崇丙任百川黄小仙危峻中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 中国气象局国家卫星气象中心北京100081

光栅色散型成像光谱仪工作在可见近红外波段,主要用于海洋水色遥感。仪器采用推扫式成像,共设置15个光谱通道,穿轨方向由1024个像元组成,总视场宽度为14.2°。成像仪的各光谱通道对入射光的偏振状态敏感,为了提高大气顶入瞳辐射的... 详细信息

光栅色散型成像光谱仪工作在可见近红外波段,主要用于海洋水色遥感。仪器采用推扫式成像,共设置15个光谱通道,穿轨方向由1024个像元组成,总视场宽度为14.2°。成像仪的各光谱通道对入射光的偏振状态敏感,为了提高大气顶入瞳辐射的测量精度,需要了解仪器的偏振响应特性,包括偏振灵敏度和相位角。发射前搭建了偏振测试系统,测量仪器的偏振灵敏度和相位角,它们是光谱通道和视场像元的函数。其中980nm波段的偏振灵敏度最高,平均值约为4.69%,443nm波段的偏振灵敏度最低,平均值约为1.81%。随着视场的变化,灵敏度呈现中间低,两边高的变化规律。提出成像仪偏振响应校正方法,利用偏振状态已知的入射光进行实验验证,结果表明该方法可将成像光谱仪偏振响应引入的辐射测量不确定度降低1%~6%。

关键词：测量成像光谱仪辐射定标偏振校正可见近红外波段

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推扫式可见光／近红外成像光谱仪的在轨光谱定标与偏振校正技术研究

推扫式可见光／近红外成像光谱仪的在轨光谱定标与偏振校正技术研...

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作者：王宏博中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)

学位级别：博士

卫星海洋遥感技术被公认为是海洋环境调查、监测的重要手段,广泛用于水体初级生产力评估、渔业资源开发、海洋污染检测与防治等方面。随着空间遥感定量化应用进一步发展,对成像遥感仪器的辐射定标精度提出了更高的要求。“宽波段成像仪... 详细信息

卫星海洋遥感技术被公认为是海洋环境调查、监测的重要手段,广泛用于水体初级生产力评估、渔业资源开发、海洋污染检测与防治等方面。随着空间遥感定量化应用进一步发展,对成像遥感仪器的辐射定标精度提出了更高的要求。“宽波段成像仪”主要用于海洋水色遥感,装载在我国某地球低轨道应用平台,计划于年内发射入轨。其中,可见光/近红外模块是整个载荷的主要子系统。本文基于该型号项目,以提高星载推扫式光栅色散型可见光/近红外成像光谱仪的在轨辐射测量精度为目标,从在轨光谱定标、偏振校正两个方面展开深入研究。本文主要内容包括:1)针对可见光/近红外成像光谱仪的指标要求,介绍了仪器的系统设计方案、光校装调方法以及星上定标装置,发射前开展了性能参数测试与辐射定标实验,给出可见光/近红外成像光谱仪的性能测试与定标结果。2)通过模型仿真评估了光谱漂移对可见光/近红外成像光谱仪辐射测量精度的影响,仿真结果表明,漂移对太阳夫琅和费、氧气和水汽特征峰附近通道的辐射测量影响最大。典型观测条件下,当带宽为10nm时,光谱中心波长漂移1nm引入的测量误差约为5%,漂移2.5nm时,测量误差>10%。3)理论分析了全帧模式光谱响应函数与分通道模式光谱响应函数之间的关系,提出了通道合成技术,根据全帧光谱响应函数实现分通道光谱响应函数的合成,为缺省和可编程的分通道模式的在轨光谱定标打下基础。4)基于谱线匹配思想,提出利用太阳夫琅和费线与大气吸收谱线以及星上定标器镨钕玻璃吸收峰进行光谱定标的方法。分别使用外场太阳漫反射板以及星上定标器内部光源开展了在轨光谱定标模拟实验。采用相关系数与最小二乘联合优化算法对实验数据进行了处理,结果表明算法对光谱变化灵敏度高,中心波长定位的标准偏差优于0.176nm,较直观比对法的精度提高了一个数量级。5)基于Stoke矢量与Mueller矩阵推演了仪器偏振响应方程,分析了偏振影响辐射定标的原理。在此基础之上,提出了成像仪偏振校正算法,通过求取偏振响应系数对测量值进行校正;以可见光/近红外成像光谱仪的光谱通道CH10穿轨视场第797像元为例,利用Stokes矢量已知的部分偏振光对算法进行了验证,结果表明,该算法适用于成像光谱仪偏振响应校正。在入射光束为完全线偏光且偏振状态已知的情况下,根据不同通道视场像元的偏振响应幅度,该算法可将偏振引入的大气顶入瞳辐射测量不确定度降低1%-6%,残余偏振灵敏度<0.4%,能够提高海洋遥感离水辐射的测量精度。6)搭建了仪器偏振响应特性测试系统,测量了可见光/近红外成像光谱仪项目工程样机的偏振响应幅度和相位角,它们是光谱通道和视场像元的函数。980nm波段偏振灵敏度平均值为4.69%,413nm波段平均值为1.88%,生成了14个光谱通道×1024个视场像元偏振响应参数查找表,为仪器在轨偏振校正提供了参考。

关键词：成像光谱仪可见光/近红外在轨光谱定标偏振校正

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空间紫外大气遥感成像光谱仪偏振校正研究

空间紫外大气遥感成像光谱仪偏振校正研究

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作者：赵发财中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：博士

地球大气散射光中含有大气成分分布的重要信息，通过测量太阳直射的光谱辐照度和大气散射的光谱辐亮度，可以反演计算出大气中各种微量气体和气溶胶的含量，监测全球温室效应、臭氧层厚度变化和各种有害气体的排放等等。非偏振的太阳光... 详细信息

地球大气散射光中含有大气成分分布的重要信息，通过测量太阳直射的光谱辐照度和大气散射的光谱辐亮度，可以反演计算出大气中各种微量气体和气溶胶的含量，监测全球温室效应、臭氧层厚度变化和各种有害气体的排放等等。非偏振的太阳光经过大气层后，由于大气分子和气溶胶等的散射作用，散射光中电矢量垂直分量和平行分量的振幅发生变化，不再是各向同性的自然光，而成为部分偏振光或偏振光。空间紫外遥感仪器中通常含有光栅、反射镜等元件，由于这些元件对s光和p光的反射率或者透过率不同，因此对不同偏振光的响应度不同，为了准确测量大气辐亮度，必须对仪器的偏振响应进行校正。空间光学遥感仪器通常采用两种方法解决偏振问题：一是像OMI、SBUV/2等采用退偏器的方法；二是像GOME、SCIAMACHY等采用专门的偏振测试装置进行在轨测试修正。本论文开展了空间紫外遥感仪器偏振特性分析、紫外波段偏振测试方法、空间紫外遥感成像光谱仪器光学退偏和在轨偏振实时测量及修正等偏振响应校正方法研究。本文首先对紫外高光谱臭氧廓线探测仪的测量对象-地球大气紫外散射光波的偏振特性作了分析：包括大气分子的瑞利散射、气溶胶的大粒子Mie散射和它们之间的多次散射，并利用大气辐射传输软件库LibRadtran对不同情况下的大气辐亮度及其偏振作了模拟分析；并利用穆勒矩阵法推导了紫外遥感仪器的归一化偏振响应度公式，给出了偏振对辐射测量不确定度的计算公式，由模拟分析结果表明，控制遥感仪器的偏振响应小于0.01，偏振对辐射测量精度的影响满足目标要求。利用穆勒矩阵计算法给出了空间紫外遥感仪器的线性偏振响应理论计算公式；详细分析了引起空间紫外遥感仪器线性偏振响应的主要光学元件反射镜、衍射光栅的线性二次衰减；建立偏振实验测试测量系统，系统可实现250-500nm波段对单个元件及仪器整机的偏振响应测试，光学元件偏振响应测量值的不确定度约为1.5%，仪器整机偏振响应测量值的不确定度为1.6%。采用穆勒矩阵计算法分析了双光楔H-V型退偏器、双光楔旋光退偏器、改进LYOT型退偏器和双巴比涅型退偏器等空间光学遥感常用的光学退偏器的退偏原理，计算得到了它们相应的平均穆勒矩阵，并对其特点进行了分析；分别利用几何光学计算法、光学传递函数法和软件模拟分析法等方法对退偏器引入的像差进行了分析，确定对成像光谱系统像质影响；并对光学退偏器应用于空间紫外成像光谱仪进行了分析。针对紫外高光谱臭氧廓线探测仪结构特点，利用穆勒矩阵计算法对其偏振的主要来源扫描系统及大刻线密度平面反射光栅等偏振特性进行了详细分析，确定了仪器两种主要观测模式时的穆勒矩阵形式，确立了仪器偏振测量校正方案；对偏振响应校正因子的不确定度及校正方案进行数值模拟分析，模拟结果表明采用偏振测量/校正方案，偏振对大气辐亮度的测量精度影响小于2%，利用臭氧垂直探测仪完成了原理验证实验，结果表明方案精度满足要求，有效可行。

关键词：大气遥感成像光谱仪偏振响应光学退偏器穆勒矩阵偏振校正

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气溶胶散射对海洋水色遥感辐射偏振校正的影响

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大气与环境光学学报 2009年第2期4卷 88-98页

作者：何贤强潘德炉白雁朱乾坤龚芳卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012

辐射偏振校正对具有相对较大偏振响应的海洋水色卫星遥感器(如Aqua MODIS)是十分必要的,可在一定程度上提高海洋水色信息提取的精度。目前,MODIS已经实现了业务化的辐射偏振校正,但其算法中忽略了气溶胶散射对大气顶辐射偏振分量的影响... 详细信息

辐射偏振校正对具有相对较大偏振响应的海洋水色卫星遥感器(如Aqua MODIS)是十分必要的,可在一定程度上提高海洋水色信息提取的精度。目前,MODIS已经实现了业务化的辐射偏振校正,但其算法中忽略了气溶胶散射对大气顶辐射偏振分量的影响。利用海洋-大气耦合矢量辐射传输模型PCOART,分别模拟获得纯瑞利大气(无气溶胶)和气溶胶光学厚度为0.2大气时的大气顶辐射偏振分量。结果表明,除太阳耀斑区外,气溶胶散射对蓝光波段(443 nm)大气顶线偏振辐亮度的贡献很小,可以忽略不计,而对近红外波段(865 nm)大气顶线偏振辐亮度的贡献显著。此外,将PCOART数值模拟的大气顶瑞利散射辐射线偏振反射率与POLDER实际观测的大气顶线偏振反射率进行了比较,结果同样说明了气溶胶散射对蓝光波段(443 nm)大气顶线偏振反射率的贡献很小,而对近红外波段(865 nm).大气顶线偏振反射率的贡献显著。最后,在现有MODIS辐射偏振校正算法基础上,提出了考虑气溶胶散射的海洋水色卫星遥感辐射偏振校正算法,并利用POLDER实测的大气顶线偏振反射率对算法进行了检验,结果表明,无论是在443 nm波段,还是在865 nm波段,均比MODIS辐射偏振校正算法估算大气顶辐射偏振分量更接近POLDER实测结果。

关键词：水色遥感偏振校正矢量辐射传输 MODIS

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机械手表偏振校正方法、装置、设备及介质

机械手表偏振校正方法、装置、设备及介质

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作者：马涛李华娇广兴祥梁晓瑜 518000 广东省深圳市光明区马田街道合水口社区芳园路476号天王大厦1栋701至1101

本发明公开了机械手表偏振校正方法、装置、设备及介质，该方法包括获取表音信号集和摆轮图像集；获取采集到每个表音信号对应的系统时间组成时间参数集；根据表音信号集得到偏振数据，基于摆轮图像集识别到摆轮方向；根据时间参数集和... 详细信息

标准号: CN117590729A

本发明公开了机械手表偏振校正方法、装置、设备及介质，该方法包括获取表音信号集和摆轮图像集；获取采集到每个表音信号对应的系统时间组成时间参数集；根据表音信号集得到偏振数据，基于摆轮图像集识别到摆轮方向；根据时间参数集和摆轮方向得到偏振方向；基于偏振数据与转动角度策略计算得到转动角度；对机械手表进行图像识别以得到识别数据，根据识别数据、偏振方向与校正映射关系确定工具类型和工具插入位置；控制执行设备带动该工具类型的调节工具插入该工具插入位置并按偏振方向的反方向绕机械手表的摆轮回转中心转动相应的转动角度。本发明基于偏振数据和摆轮方向能够快速地调整圆盘钉的位置，可实现快速且量化地校正机械手表的偏振。

关键词：摆轮机械手表偏振表音转动工具插入偏振数据工具类型时间参数图像集信号集校正控制执行设备策略计算回转中心偏振校正图像识别信号对应映射关系反方向采集量化

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高刚性微型光电检测的偏振校正轮

高刚性微型光电检测的偏振校正轮

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作者：李少英屈中权宋智明程向明王爽钟悦 650011 云南省昆明市官渡区羊方旺396号

本发明涉及一种高刚性微型光电检测的偏振校正轮，属于仪器校正领域。偏振校正轮包括偏振轮座、设于偏振轮座上的轮盖、设于偏振轮座底部的电机、设于偏振轮座内的偏振轮、设于偏振轮上的若干沿偏振轮边缘设置的镜室承载孔、设于镜室承... 详细信息

标准号: CN107576617B

本发明涉及一种高刚性微型光电检测的偏振校正轮，属于仪器校正领域。偏振校正轮包括偏振轮座、设于偏振轮座上的轮盖、设于偏振轮座底部的电机、设于偏振轮座内的偏振轮、设于偏振轮上的若干沿偏振轮边缘设置的镜室承载孔、设于镜室承载孔中的第一镜片和微型光电传感器，偏振轮座和轮盖上设有光路通孔，微型光电传感器对偏振轮的周向旋转精度进行检测，第一镜子可在镜室承载孔中周向调节。本发明结构紧凑，使用方便，旋转精度更准确，可提高整个偏振分析系统的偏振精度。

关键词：偏振轮承载孔镜室光电传感器偏振校正轮盖边缘设置光电检测光路通孔偏振分析仪器校正周向调节周向旋转高刚性镜片偏振电机镜子检测

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基于偏振片反射偏振特性的红外分焦平面偏振校正方法

基于偏振片反射偏振特性的红外分焦平面偏振校正方法

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作者：金伟其杨建国李力崔昊 100081 北京市海淀区中关村南大街5号

本发明公开的基于偏振片反射偏振特性的红外分焦平面偏振校正方法，属于偏振成像和测试计量技术领域。本发明实现方法为：添加修正系数调整附加辐射得到前置偏振片红外偏振成像系统辐射传输修正模型；采用非线性方法拟合图像灰度与入射... 详细信息

标准号: CN116642596A

本发明公开的基于偏振片反射偏振特性的红外分焦平面偏振校正方法，属于偏振成像和测试计量技术领域。本发明实现方法为：添加修正系数调整附加辐射得到前置偏振片红外偏振成像系统辐射传输修正模型；采用非线性方法拟合图像灰度与入射辐射的关系，实现前置偏振片红外偏振成像系统的响应校正；利用前置偏振片红外偏振成像系统对温控可调红外偏振辐射源进行标定；构建红外分焦平面偏振成像系统辐射传输模型；利用温控可调红外偏振辐射源对红外分焦平面偏振成像系统进行响应校正和偏振校正。本发明相比在黑体前放置高消光比偏振片，能够避免微偏振片阵列参数的过校正，提高红外分焦平面偏振成像系统的校正精度。

关键词：偏振片焦平面校正红外偏振成像偏振成像系统前置辐射源偏振校正可调偏振温控测试计量技术辐射传输模型黑体偏振成像偏振特性入射辐射图像灰度微偏振片系统辐射修正模型修正系数阵列参数响应消光比标定构建拟合反射传输辐射

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高刚性微型光电检测的偏振校正轮

高刚性微型光电检测的偏振校正轮

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作者：李少英屈中权宋智明程向明王爽钟悦 650011 云南省昆明市官渡区羊方旺396号

本实用新型涉及一种高刚性微型光电检测的偏振校正轮，属于仪器校正领域。偏振校正轮包括偏振轮座、设于偏振轮座上的轮盖、设于偏振轮座底部的电机、设于偏振轮座内的偏振轮、设于偏振轮上的若干沿偏振轮边缘设置的镜室承载孔、设于镜... 详细信息

标准号: CN207232008U

本实用新型涉及一种高刚性微型光电检测的偏振校正轮，属于仪器校正领域。偏振校正轮包括偏振轮座、设于偏振轮座上的轮盖、设于偏振轮座底部的电机、设于偏振轮座内的偏振轮、设于偏振轮上的若干沿偏振轮边缘设置的镜室承载孔、设于镜室承载孔中的第一镜片和微型光电传感器，偏振轮座和轮盖上设有光路通孔，微型光电传感器对偏振轮的周向旋转精度进行检测，第一镜子可在镜室承载孔中周向调节。本实用新型结构紧凑，使用方便，旋转精度更准确，可提高整个偏振分析系统的偏振精度。

关键词：偏振轮承载孔镜室本实用新型光电传感器偏振校正轮盖边缘设置光电检测光路通孔偏振分析仪器校正周向调节周向旋转高刚性镜片偏振电机镜子检测

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高刚性微型光电检测的偏振校正轮

高刚性微型光电检测的偏振校正轮

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作者：李少英屈中权宋智明程向明王爽钟悦 650011 云南省昆明市官渡区羊方旺396号

标准号: CN107576617A

关键词：偏振轮承载孔镜室光电传感器偏振校正轮盖边缘设置光电检测光路通孔偏振分析仪器校正周向调节周向旋转高刚性镜片偏振电机镜子检测

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海洋-大气耦合矢量辐射传输计算模型研究及其在中国海洋水色系列卫星中的应用

海洋-大气耦合矢量辐射传输计算模型研究及其在中国海洋水色系列...

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作者：何贤强国家海洋局第二海洋研究所

学位级别：博士

本文基于矩阵算法开发了海洋-大气耦合矢量辐射传输数值模型-PCOART，并利用PCOART生成了中国海洋水色系列卫星的精确瑞利散射查找表、气溶胶散射查找表和大气漫射透过率查找表，开发了中国海洋水色系列卫星的业务化大气校正算法和辐射... 详细信息

本文基于矩阵算法开发了海洋-大气耦合矢量辐射传输数值模型-PCOART，并利用PCOART生成了中国海洋水色系列卫星的精确瑞利散射查找表、气溶胶散射查找表和大气漫射透过率查找表，开发了中国海洋水色系列卫星的业务化大气校正算法和辐射偏振校正算法。论文主要工作包括：\n(1)开发了海洋-大气耦合矢量辐射传输方程的数值计算模型-PCOART。PCOART利用矩阵算法数值解矢量辐射传输矩阵方程，并根据海洋-大气界面的反射和透射矩阵，将海洋和大气两个单一折射率介质的矢量辐射传输过程进行耦合。对PCOART数值计算矢量辐射传输问题和水体辐射传输问题的精度进行了验证，结果表明，PCOART对多次散射和偏振的处理是正确的，且完全满足Mobley等对水体辐射传输数值计算模型的精度要求；\n(2)利用PCOART生成了HY-1B/COCTS专用精确瑞利散射查找表和适用于所有海洋水色卫星遥感器的通用精确瑞利散射查找表，且其精度满足海洋水色遥感大气校正对瑞利散射计算精度要求。\n(3)利用PCOART分析了忽略偏振可引起的气溶胶散射查找表计算误差，以及MERIS气溶胶查找表方式和SeaWiFS气溶胶查找表方式的计算误差。建立了我国海洋水色系列卫星的20种气溶胶模式，并利用PCOART生成了气溶胶散射查找表；\n(4)分析了HY-1A/COCTS大气漫射透过率模型的计算精度，并利用PCOART生成了我国海洋水色系列卫星20种气溶胶模式的精确大气漫射透过率查找表；\n(5)建立了我国海洋水色系列卫星的业务化大气校正算法，分别利用PCOART模拟数据、SeaWiFS遥感数据及现场实测光谱数据对算法进行了检验，并与HY-1A/COCTS业务化大气校正算法进行了比较，结果表明，本算法具有更高的校正精度；\n(6)分析了MODIS辐射偏振校正算法的不足，提出了包含气溶胶散射的我国海洋水色系列卫星辐射偏振校正算法，并利用POLDER遥感观测的大气顶线偏振反射率对算法进行检验，结果表明，本算法比MODIS辐射偏振校正算法具有更高的精度。\n 本文开发的PCOART计算模型不仅可用于开发海洋水色卫星的业务化大气校正算法，并可用于海洋、大气辐射传输问题的数值模拟。建立的通用瑞利散射查找表、业务化大气校正算法和辐射偏振校正算法也可直接用于其它海洋水色卫星遥感器。

关键词：海洋-大气耦合辐射传输模型海洋水色遥感大气校正偏振校正

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