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《光学学报》2015,(4)
基于应用光学中基本辐射理论,研究了临近空间高空气球的光散射特性。利用计算几何学的坐标转换以及网格划分建模思想,对高空气球球面进行网格面元划分。根据高空气球等透明类物体几何结构和物体光学特性,推导出透明类物体双向散射分布函数(BSDF)镜反射/折射、近镜反射/折射、漫反射/折射、理想漫反射/折射相结合的计算模型,最终得出高空气球散射背景辐射在地面产生辐射亮度的计算模型。利用MODTRAN软件在3~5μm和8~14μm波段仿真计算临近空间高空气球的背景辐射亮度,在0.24~2.4μm波段仿真计算气球自身亮度。仿真结果表明:利用BSDF模型计算得到高空气球亮度为2.28×10-3W/(cm2?μm·sr),计算结果误差为10.6%,精度相对双向反射分布函数(BRDF)模型提高2%。在分析高空气球等类透明体散射特性时,可参考此模型来进行计算。 相似文献
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空间目标可见光散射特性建模方法研究 总被引:8,自引:2,他引:6
针对空间目标的可见光散射特性提出一种建模方法.在分析空间目标所处的背景辐射环境基础上建立了空间目标背景辐射物理模型.对目标表面进行面元划分后,基于辐射理论引入双向反射分布函数模型来描述目标表面面元的光散射特性,将目标各个表面所有面元散射分量叠加建立了目标可见光散射特性的数学模型.建立目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系,利用矢量坐标法确定目标对观测系统的“可视表面”.根据给定的目标几何结构尺寸和物性参量仿真获得了目标在轨光学特性.计算结果验证了建模的有效性. 相似文献
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大气传输特性对目标与背景红外辐射特性的影响 总被引:12,自引:2,他引:10
本文对影响大气红外辐射透过率和大气自身的红外辐射因素及计算方法进行了讨论,利用大气传输特性分析软件-LOWTRAN7分析计算了大气红外辐射的透过率和大气自身的红外辐射,并讨论了大气辐射与吸收对目标与背景红外辐射特性的影响,对利用理论模型得到的目标与背景红外辐射图像进行了修正,获得了比较接近实际的红外模拟热图像。 相似文献
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基于三维重建理论的目标光谱散射特性研究 总被引:1,自引:0,他引:1
根据三维重建理论,基于目标的多角度视图,重建了目标表面的三维点云。利用德洛奈三角剖分法结合可见性原理,得到了目标的曲面和曲面面元的法线方向。根据粗糙面散射理论和目标表面的双向反射分布函数(BRDF),结合大气传输软件Modtran计算的某时间、地点的背景光谱辐射亮度,数值分析了目标光谱散射亮度分布特性。以覆盖车衣的汽车为例,重建的三维几何模型误差为4.11%,数值计算了目标在三个波段的光谱散射亮度分布。上述方法可以进一步用于卫星和其他空间目标的光谱辐射、散射特性研究。 相似文献
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通过测量空间辐射反演海雾气溶胶的微观特性是一种重要的遥感方法,但是海雾对辐射的反射会受到海面背景的影响。该工作研究了海雾与海面的耦合多次散射。利用Mie理论研究了海雾气溶胶的单次散射特性,利用辐射传输理论研究太阳光在无下垫面海雾中传输多次散射特性;在基尔霍夫近似下研究了风驱粗糙海面的散射特性,并考虑了海面的遮蔽效应,得到了风驱海面随风速的反射函数。根据累加法研究了海雾和海面的耦合散射,计算结果表明海雾在有粗糙海面作为背景的情况下,其整体反射有较大增强。 相似文献
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本文提出了一种结合MODIS数据产品和MODTRAN模型的典型地形条件空间目标红外辐射特性计算方法。考虑了地形条件和大气环境对空间目标的红外辐射特性影响,应用MODIS 3级陆地,海洋,冰雪圈数据产品得到全球温度分布,地形特征分布,将温度及地形条件代入MODTRAN计算得到地表-目标的辐亮度,进而计算目标的外热流以及表达目标的红外辐射特性。之后以全年第189天为例,计算卫星在某一时刻下的各表面的自身辐射、反射辐射、有效辐射。最后计算目标在不同天顶角下辐射强度随方向角的变化趋势。结果表明,空间目标的红外辐射特性与其运行姿态、所在位置的地形条件、表面材料、观测角度均有关系。 相似文献
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Light scattering property of environment is very important in theoretical study and application of the remote sensing. What's more, it is valuable for infrared radiation, imaging, and the detection of target and tracking. In this paper, solar and atmospheric background radiation, and their scattering property from target are discussed. BRDF (Biodirectional Reflectance Distribution Function) is a very important quantity that shows the radiation and reflection feature of target. According to electromagnetic radiant and scattering theories, the relationship between laser radar scattering cross section (LRCS) and BRDF is introduced. LOWTRAN model is an effective method of calculating the spectral distribution of solar and atmospheric radiation. Here it is applied to compute solar and atmospheric background radiation scattered from a target. The relative equations are deduced. Thus, the spatial and spectral distribution of scattering light is given. As a special example, for the Lambert's surface, the equations are simplified. As a result, the spatial and spectral distributions scattering radiation of solar and atmospheric background from a rough painted surface are present. The scattering of solar radiation plays a primary role in MIR region, but scattering of atmospheric background radiation is higher in LIR region. At the same time, there is obviously specular reflectance for solar radiation due to coherent scattering from rough surface. 相似文献
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LIGHT SCATTERING AND INFRARED RADIATION OF SPATIAL OBJECTS 总被引:2,自引:0,他引:2
Daoyong Li Hongjie Yang Lili Zhu 《International Journal of Infrared and Millimeter Waves》2006,27(12):1609-1617
In this paper, the characteristic of light scattering and infrared radiation of spatial objects are discussed. The spectral
distribution of solar, sky and earth background radiation is given. Based on theories of heat transfer, background radiation
and the law of energy conservation, the thermal balance equation for spatial objects can be obtained. With the equation solved
and thermal meshwork method, the variation of the thermal equilibrium temperature and radiation power with height is discussed
under the conditions of different time zone and altitude. 相似文献
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Zhensen Wu Daoyong Li Yanqun Zhang 《International Journal of Infrared and Millimeter Waves》2004,25(8):1201-1209
Considering background radiation of different wave band at different typical time by using Modtran soft, the characteristic of light scattering and the visibility condition of spatial object are discussed. Using bi-directional reflectance distribution function, combining geometry modeling with orbit theory, we numerical calculate light scattering radiation of spatial objects and compare it with the background radiation. The best observation time and station can be obtained by analyzing the conditions of visibility. 相似文献
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飞行目标在2.7和4.3 μm谱段附近具有较强的红外辐射,因此这两个波段是探测飞行目标的最佳波段, 但是由于这两个波段并非大气窗口,不被大多数遥感器包含。对这两个谱段的典型地物特性开展研究具有重要的价值,但由于缺乏必要的数据获取能力,经常面临数据缺乏的问题。世界范围内频频有各种程度的火山爆发,火山爆发时温度较高的火山口,是否对于天基红外探测系统典型目标探测有影响,其影响程度如何一直缺乏相关的分析和研究。基于大气辐射传输理论,利用多元统计分析得到波段转换模型,使用气象卫星已有波段获得红外吸收谱段数据。将火点像元视为明火和背景的混合像元,采用目标与背景分离的方式描述高温目标像元的热辐射。对高温目标辐射量,在气溶胶模式固定的情况下,选取观测天顶角、大气可降水量、大气廓线为自变量影响因子。对于背景辐射亮度关系,选取观测天顶角、大气可降水量、大气廓线、背景温度为自变量影响因子, 利用多元统计,建立相关模型。利用对地面热状态非常敏感的风云三号可见光红外扫描辐射计第3通道数据的统计特征探测火山口,获取高温目标在特定波段的表观多维特征并定量分析。火山的多维特征分析,主要从时间和空间两个维度展开。时间维度是对同一火山在不同时间的数据进行分析,空间维度上,主要统计火山口的辐射亮度和亮度温度的空间分布特征。一般气象卫星分辨率较低,单纯利用像元个数表示火山面积, 明显夸大了火山的实际面积,所以基于亚像元特性对火山进行分析,将混合像元火点视为明火和背景的组合,运用线性光谱混合模型,通过混合像元的辐射率精确计算火山高温点的面积和温度,提高定量分析精度。分析结果表明: 通过仿真手段结合多元统计分析方法建立高温目标的波段转换模型是一种可行的预研手段。在2.7~2.95 μm谱段,火山口在弱背景环境下可能会对高温目标造成干扰,而在4.2~4.45 μm谱段,火山口能量远高于一般地表类型,是不可忽视的干扰。 相似文献
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Wu Zhensen Zhou Caixia Chen Hui Zhang Yandong 《International Journal of Infrared and Millimeter Waves》2003,24(11):1989-1998
The background radiation contribution is an important component of target scattering characteristics. A study is made on target scattering characteristics from complex background radiation, with contributions of the sun and the sea and sky background and that among each components of target. In this paper, the shadowing function of sea surface is numerically calculated by using the Z-BUFFER shadowing elimination algorithm, and the scattering of each facet of sea surface and target from the sun and the sky background infrared radiation is computed based on the rough surface scattering model as well as the infrared self-radiation of the sea surface. Finally, a numerical calculation of the forward and backward radiance of a near-sea circular cylinder scattering from the sun, the sea and sky background infrared radiation of near sea target and the infrared self-radiation of the target skin have been made. The results show the important influences of each contribution on target scattering from the sea and sky background radiation in 3-5 m and 8-12 m bands. 相似文献