偏振遙感技術中不確定度傳遞機理研究

《偏振遙感技術中不確定度傳遞機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由裘楨煒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：偏振遙感技術中不確定度傳遞機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：裘楨煒
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

偏振遙感技術在探測大氣氣溶膠、雲、霧霾等大氣偏振敏感成分上具有獨特的優勢。研究其中的不確定度傳遞，對了解偏振遙感數據中不確定度的組成、提高遙感器數據獲取精度有重要意義。但因為偏振探測方式的特殊性，偏振不確定度來源眾多且相互關聯，所以其不確定度傳遞機理有別於輻射、光譜不確定度的傳遞，相對較為複雜。.　　本課題結合理論分析和實驗測試，將對偏振不確定度傳遞過程劃分成四個主要環節進行初步建模。重點通過實驗測試來減少主要環節內的不確定度來源數目，簡化傳遞過程。為了進行實驗，研製一種新的偏振光源，其特點是能夠輸出已知不確定度機率分布的偏振光信號。根據實驗結果修正後，不確定度模型能夠更真實的反應實際情況。最後基於該模型，分析單環節對最終不確定度的影響，研究環節之間的相互關在線上制，闡明不確定度各環節之間的傳遞機理，為偏振遙感技術在大氣探測領域中的進一步套用奠定基礎。

結題摘要

測量精度是實現偏振遙感技術實際套用的關鍵所在，而偏振不確定度及其傳遞過程是決定偏振精度的核心因素。由於偏振探測方式的特點導致偏振不確定度來源眾多且相互關聯，所以其不確定度傳遞機理有別於輻射、光譜不確定度的傳遞。 本課題結合理論分析和實驗測試，對偏振不確定度傳遞過程劃分幾個主要環節進行了研究。課題首先理論分析了偏振輻射測量的不確定度傳遞過程，得到了在特定條件下主要不確定度傳遞過程近似為線性傳遞的重要結論，揭示了偏振儀器和非偏儀器的重要差異：偏振不確定度源構成方式會導致儀器在特定入射偏振態的入射光上形成最大測量誤差。其次，本課題將典型偏振儀器（多角度偏振成像儀）作為研究對象，構建了多角度偏振成像儀偏振測量不確定度傳遞模型，較為完善的反映了其傳遞機理。再次，課題完成了包括鏡頭組件、檢偏組件、探測器、定標過程等多個環節偏振不確定度測試，採用新方法得到了廣角鏡頭的退偏度分布；對檢偏組件中偏振方位角擬合計算過程不確定度進行了深入分析並改進了原有方法；對NMOS型CCD進行了偏振特性測試並確定其較低的偏振敏感性；為規避“偽偏振”情況而對視場一致性定義進行了研究，並給出了一種更為全面的視場一致性測量方法；提出用不同偏振角的完全線偏光在多角度偏振成像儀視場內稀疏分視場入射+最小二乘擬合的定標方法，得到空間低頻透射率、顯式起偏效應、單像元方位角等三項重要的不確定度源，並進行了誤差仿真分析和實驗,實驗結果驗證了模型和傳遞機理。最後，課題還作了整機的偏振不確定度研究，歸納出了影響偏振精度的主要因素，在某型號偏振載荷上中得到了套用。 為進一步完善課題研究內容，基於偏振測量往往通過三次輻射測量來實現偏振信息獲取的事實，與色度學領域通過RGB三色三次輻射測量來實現色彩探測的原理類似。尤其是真彩色的獲取與準確的偏振信息獲取，都需要三個通道的高精度輻射測量。因而，對真彩色遙感技術和真彩色濾光校正片進行了對比研究，為深入理解偏振測量技術難點提供數據參考。