冰凌红外散射特性及场景仿真研究

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1、分类号密级注1UDC学位论文冰凌红外散射特性及场景仿真研究（题名和副题名）周鑫（作者姓名）指导教师杨春平副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2018.03.20论文答辩日期2018.05.24学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYONINFRAREDSCATTERINGCHARACTERISTICSANDSCENESIMULATIONOFICEAMatserThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScien

2、ceandTechnologyofChinaDiscipline:OpticalEngineeringAuthor:ZhouXinSupervisor:AssociateProf.YangChunpingSchoolofInformationandCommunicationSchool:Engineering摘要摘要冰凌因为其强方向性散射以及强散射辐射亮度的散射特性，严重影响了卫星对地的目标检测识别。因此，对冰凌散射特性及其场景仿真技术方案的研究在各个领域尤其是军事领域方面有着重要的意义。由于冰凌特殊的散射特性，针对一般下垫面的散射辐射计算方法无法应用在冰凌散射问题上。此外

3、，在一些特殊的领域需要得到不同条件下的冰凌场景图像，而卫星对冰凌观测在此方面存在着不足，因此需要通过仿真技术对冰凌的场景进行不同条件下的实时仿真生成。本文通过双向反射分布函数理论以及大气辐射传输理论，对冰凌的红外散射特性进行了建模计算，并对其遥感场景进行了仿真。本文选择的红外波段为2.5~3um，该波段范围内背景干扰较小，目标与背景对比度大，更易检测到目标。论文的主要研究内容和取得的成果如下：（1）研究了冰凌的基本散射过程。对双向反射分布函数的建模方法进行了详细研究。通过统计分析，采用直方图的方法对黄河冰凌和青海湖冰凌的遥感图像进行了解译，研究了这两类冰凌各自的特点。（2）

4、研究了冰凌红外散射特性计算模型的建模方法。建立了冰凌的双向反射分布函数模型，并根据不同类型冰凌所对应的冰凌特征参数，建立了冰凌的红外散射模型，并对黄河冰凌、海冰、湖冰进行了辐射亮度的计算。研究了有积雪覆盖时，散射辐射亮度的计算方法。计算得到的辐射亮度值和遥感测量的辐射亮度值能够达到同一数量级。并且模型能较好的模拟冰凌的强方向性散射特征。（3）研究了本文建立的冰凌红外散射特性计算模型敏感性。从冰凌特征参数、太阳照射几何参数、海拔高度三个方面，采用光谱散射辐射亮度图和积分散射辐射亮度图研究了模型的敏感性。敏感性分析中的计算结果为与冰凌相关的反演工作提供了重要的参考数据。（4）研

5、究了冰凌红外遥感场景的仿真方法，生成了黄河冰凌和青海湖冰凌的场景仿真图像，并且研究了不同太阳天顶角、观察天顶角、相对方位角对场景仿真图像的影响。（5）开发了冰凌红外散射特性计算及场景仿真软件。软件能够根据用户设置的输入参数，对冰凌红外散射特性进行计算并且对场景进行仿真，软件会直接将计算和仿真结果显示在界面上，同时会将结果保存成文件和图片。关键词：冰凌，非朗伯下垫面，双向反射分布函数，散射特性，场景仿真IABSTRACTABSTRACTIcehasstrongdirectionalscatteringandstrongscatteringradiance,whichaffec

6、tsthetargetdetectionandrecognitionofthesatellitetotheground.Theresearchonicescatteringcharacteristicsanditsscenesimulationtechnologyhasimportantsignificanceinvariousfields,especiallyinthemilitaryfield.Becauseofthespecialscatteringcharacteristicsofice,thecalculationmethodsofthescatteredradi

7、ationforthegeneralunderlyingsurfacecannotbeappliedtotheproblemoficescattering.Inaddition,insomespecialfields,itisnecessarytoobtainsceneimagesinrealtime,andsatelliteshaveflawsinthereal-timeperformanceoficeobservations.Therefore,itisnecessarytoperformreal-timesi