超光谱红外卫星资料同步反演不同地表类型的大气廓线、地表温度和地表发射率

大气温度、水汽、地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化,同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、地表水分蒸发与循环、能量平衡、地表成分及物理性质、气候变迁与全球环境提供重要参数指标。把大气和地面作为一个整体系统来考虑,建立一种能同步反演大气温度廓线、大气水汽廓线、地表温度和地表发射率的反演方法,利用超光谱红外卫星资料(atmospheric infrared sounder, AIRS),针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率。反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱,有效减少反演变量数,建立同步物理反演模式,然后以美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的预报结果(初始大气温度、水汽廓线以及地表参数)作为初始值,最后通过牛顿迭代得到最优化解。反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地,分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站(纬度38.98°, 经度83.64°)和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站(纬度44.2°, 经度87.9° )为反演地面验证点。反演结果表明,塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度,与实际情况相一致;根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况,可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率,在6～15 μm范围内,反演的沙漠地区(塔中站)地表发射率和雪地地区(阜康站)地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。研究表明,把大气和地面作为一个整体系统来考虑,把地表发射率加入到反演中,通过比较和分析沙漠地区(塔中)和雪地地区(阜康)的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值,改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度,特别是边界层温度和水汽改进尤为明显;同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高,这是由于地表发射率光谱在沙漠、戈壁地区变化较大,而雪地的发射率光谱变化不大。用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区(沙漠)同步反演大气廓线、地表温度和地表发射率,可以更有效的提高大气温度廓线、水汽廓线的反演精度。该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。     

A Survivable Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network with Both Point-to-Point Service and Broadcast Service Delivery

Abstract

A survivable wavelength division multiplexing passive optical network enabling both point-to-point service and broadcast service is presented and demonstrated. This architecture provides an automatic traffic recovery against feeder and distribution fiber link failure, respectively. In addition, it also simplifies the protection design for multiple services transmission in wavelength division multiplexing passive optical networks.     

自适应H.264可变块编码模式选择算法

为了减少H.264/AVC帧间编码模式选择的计算复杂度,利用编码模式之间的相关性以及视频序列时空域的相关性,提出了有选择性的小块搜索技术和有选择性的帧内编码模式搜索技术。模拟结果表明,该算法在保持率失真性能的前提下可以大幅度减少模式选择的计算复杂度,有利于H.264的实时应用。     

菲涅耳编码孔成象研究

编码孔成象(CAI)是一种高分辨率、高信噪比、高集光效率和大视场的成象技术。可适用的技术领域有:脉冲射线成象、实时图象跟踪、层析摄影术(tomography)等高技术领域本文探讨了CAI技术的一般理论,重点讨论了菲涅耳波带片的编码成象及解码复原的原理、方法、实验及处理结果并指出了实验难点及结果误差。     

校正空间分块镜复位误差所需的最少自由度的确定

可收展式分块镜共相位成像技术是实现光学系统超大口径、超高分辨率成像的关键技术。分块镜复位误差会引起各子镜之间的共相位误差和整个拼接镜面的面形误差。合理确定校正分块镜复位误差所需的自由度具有非常重要的意义。计算机仿真分析了分块镜的复位误差对拼接镜面面形误差的影响。结果表明,所需的校正自由度的个数不仅与展开机构的复位精度有关,而且与分块镜镜面的几何参数有关。     

基于神经网络的三维宽场显微图像复原研究

提出一种利用BP神经网络进行三维宽场显微图像复原的非线性映射方法,将三维图像转化为二维图像进行处理,利用神经网络的学习能力,通过训练,建立含有散焦信息的二维模糊图像与二维清晰图像之间的映射关系,然后对切片堆叠进行逐幅复原,从而实现显微图像的三维复原.得到的复原图像在视觉上和定量分析上都获得了很好的效果.由于采用小规模神经网络,训练时间短,计算量小,使实时复原成为可能.     

透射和反射高光谱成像的马铃薯损伤检测比较研究

针对马铃薯损伤部位随机放置会影响检测精度的问题,提出从正对相机、背对相机及侧对相机三个方向,应用透射和反射高光谱成像技术采集马铃薯图像,进行透射和反射高光谱成像的马铃薯损伤检测比较研究。对透射和反射高光谱图像进行独立成分(IC)分析和特征提取,利用所得特征对反射图像进行二次IC分析,对透射和反射光谱进行变量选择,最终分别建立基于反射图像、反射光谱、透射光谱的马铃薯损伤定性识别模型;对识别准确率高的模型做进一步优化,采用子窗口排列分析(SPA)算法对透射光谱的特征做二次选择得到3个光谱变量,并建立任意放置的马铃薯损伤识别最优模型。试验结果表明,基于反射图像、反射光谱建立的模型识别准确率较低,其中基于反射图像的马铃薯碰伤,侧对相机识别准确率最低为43.10%;基于透射光谱信息建立的模型识别准确率较高,损伤部位正对、背对相机的识别准确率均为100%,侧对相机为99.53%;马铃薯损伤识别最优模型对任意放置的损伤识别准确率为97.39%。应用透射高光谱成像技术可以检测任意放置方向下的马铃薯损伤,该研究可为马铃薯综合品质的在线检测提供技术支持。     

基于动平台多源数据的运动目标测量方法研究

根据运动目标性能试验需求及试验平台的特点,建立一个影像数据测量系统,实现目标的运动视频记录和外部参数测量。采用基于OpenCV的棋盘格内参数标定结合基于平台上固定标识点、线为基准的外场标定的摄像机标定方法,采用高速影像数据、中线视频数据和GPS数据相结合的方法实现目标运动的轨迹、姿态等参数的测量。通过测量精度分析及多次试验结果证明,测量精度达到水平方向优于10 cm,高程方向优于5 cm,姿态精度优于05。     

光互联网的抗毁性设计研究

由于互联网层叠模型中多层都存在重复的保护与恢复机制，致使互联网的实现极其复杂，造成网络传输效率较低，而且拥塞。随着密集波分复用（DWDM）的广泛使用和网络底层性能的大幅度提高，已经不需要再对网络中多层进行重复保护与恢复。在此基础上，采用了未来光互联网3层 (应用层、IP层和光互联层) 协议模型，并对其中的光互联层的保护进行了深入的研究，提出了部分共享备用路径保护(P-SPP)方法。此模型能充分利用IP层电子的灵活恢复机制与光互联层的快速保护与恢复机制，提高光互联网的传输性能，以适应目前高速发展的互联网对传输带宽的要求。     

Restoration of Decentered Gaussian Beam with the Combination of a Lens and a Gaussian Aperture

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅＧａｕｓｓｉａｎｂｅａｍｉｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｗｉｔｈａｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｍｉｒｒｏｒｒｅｓｏｎａｔｏｒａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅａｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｌａｓｅｒ.Ｉｎｔｈｅｐａｒａｘｉａｌａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ,ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｉｔｒｅｍａｉｎｓｕｎｃｈａｎｇｅｄｗｈｅｎｉｔｕｎｄｅｒｇｏｅｓｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｏｒｔｈｅ…