中国科学院合肥物质科学研究院康晴获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段定标方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116105875B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310087321.9,技术领域涉及:G01J5/90;该发明授权基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段定标方法是由康晴;袁银麟;李健军;翟文超;翁建文;郑小兵设计研发完成,并于2023-02-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段定标方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段偏振定标方法,所述方法包括:构建偏振响应测量模型和背景辐亮度模型,测量目标辐射的Stokes矢量;采用分波段方法,确定遥感器内部系统引起的背景辐射偏振响应数学模型;利用光源和偏振起偏系统获取背景辐射测量矩阵;通过外部背景辐射与内部背景辐射之间相关系数确定,建立内部背景辐射引起的背景辐射偏振响应数学模型;根据偏振遥感器实际运行状态,建立基于背景辐射校正后的偏振度的反演改进模型;采用比对测量归一化偏差法,验证背景辐射偏振响应的校正效果。本发明能够有效解决背景辐射导致的偏振遥感器短波红外波段本底噪声增大和动态范围的漂移的问题,提高偏振测量精度。
本发明授权基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段定标方法在权利要求书中公布了:1.一种基于背景辐射校正的偏振遥感器短波红外波段偏振定标方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,偏振遥感器目标辐射光束λ波段的StokesIλ,Qλ,Uλ与偏振度Pλ和偏振方位角βλ的关系为: 1 其中,Iλ为偏振遥感器入瞳处的光谱光强,Qλ为水平垂直方向偏振、Uλ为+45°-45°方向偏振; 根据矩阵光学理论和辐射传输理论,偏振遥感器入瞳处的光谱光强Iλ使用光谱辐亮度Lλ与光源表面面积A的乘积表达,目标的Stokes矩阵[Iλ,Qλ,Uλ]T使用光谱辐亮度和偏振度、偏振方位角形成新的Stokes矩阵: 2 步骤2,根据辐射传输理论,建立偏振响应与目标偏振度、偏振方位角和光谱辐亮度之间的定量化关系; 步骤3,根据红外辐射理论和黑体辐射理论推导偏振遥感器自发辐射引起的背景辐亮度模型是相同工作温度发射率ε的黑体光谱辐亮度、以及其光学元件的光学效率的函数; 步骤4,利用三个偏振通道的偏振响应和其测量矩阵,实现Stokes矢量的测量; 步骤5,采用分波段方法,将背景辐射光谱范围划分为多个波段,通过积分中值定理,确定遥感器内部系统引起的背景辐射偏振响应数学模型;采用分波段方法,将背景辐射光谱范围划分为多个波段,遥感器内部系统引起的背景辐射偏振响应数学模型如式6所示: 6 式中,为偏振遥感器的背景辐射响应,为背景辐射响应测量矩阵,为第j波段的背景辐射响应,为第j波段的背景辐射产生的偏振度,为第j波段的背景辐射产生的偏振方位角; 步骤6,利用光源和偏振起偏系统依次输出各种偏振态,获取背景辐射测量矩阵;测量当参考光源的偏振度P保持不变,初始偏振方位角为β,改变其偏振方位角为β+θ时,其Stokes矢量S0=[Iθ,Qθ,Uθ]T变化规律如式7所示: 7 通过偏振遥感器待测通道背景辐射偏振响应,求解其测量矩阵,如式8所示: 8 式中,为参考光源的偏振度P保持不变,偏振方位角为时的偏振遥感器响应;为偏振方位角为时的遥感器本底;为偏振方位角为时的偏振遥感器的光强,; 步骤7,通过外部背景辐射与内部背景辐射之间相关系数,建立偏振遥感器短波红外波段内部背景辐射引起的背景辐射偏振响应数学模型;通过外部背景辐射与内部背景辐射之间相关系数确定,建立偏振遥感器短波红外波段内部背景辐射引起的背景辐射偏振响应数学模型为: 9 式中,为相关系数,通过光线模拟软件和系统结构的涂层发射率函数模拟获取; 设计入射光偏振度为1,且其光强不变,确定相关系数与偏振方位角之间的相关系数;偏振遥感器内部背景辐射引起的背景辐射偏振响应数学模型如式10所示: 10 步骤8,根据偏振遥感器实际运行状态,以及偏振片和滤光片之间的位置转动关系,建立基于背景辐射校正后的偏振度的反演改进模型; 步骤9,采用比对测量归一化偏差法,验证背景辐射偏振响应的校正效果;采用比对测量归一化偏差法,验证背景辐射偏振响应的校正效果,包括: 调节光源和偏振起偏系统,分别输出已知参考标准偏振参数的部分偏振光状态,并增加背景辐射偏振参数的部分偏振光状态;通过比对背景辐射偏振响应校正后的偏振度测量值与偏振度参考值之间的偏差,分析背景辐射偏振响应校正的效果;同时通过比对测量归一化偏差En值验证背景辐射偏振响应校正方法的有效性; 偏振度参考值由光谱偏振分析仪实测得到;采用偏振起偏系统测量偏振遥感器获取比对验证测量值;通过式12比较实测值和偏振度参考值之间的偏差: 12 式中,是偏振遥感器偏振度测量值,是偏振度参考值,通过光谱偏振分析仪实测得到,是偏振度测量值,通过偏振起偏系统实测得到; 根据测量不确定度合格评定通用比对标准,采用比对测量归一化偏差En值对偏振遥感器的实验测量值和偏振度参考值的一致性进行评估,如式13所示: 13 式中,uP是光谱偏振分析仪的测量不确定度,uPV为偏振遥感器的测量合成不确定度。
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