多角度偏振成像儀實(shí)驗(yàn)室全視場偏振定標(biāo).pdf

1、偏振成像技術(shù)已成為光學(xué)探測領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，在目標(biāo)探測、生物醫(yī)學(xué)、天文觀測、大氣遙感等方面展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值。偏振成像測量儀器一般都存在系統(tǒng)誤差，會影響儀器的探測精度。為保證探測精度，通常的做法是對儀器開展定標(biāo)，并且具體的定標(biāo)方法因儀而異。多角度偏振成像儀是一種超廣角的星載偏振遙感器，其偏振探測精度對大氣氣溶膠及云的微物理特性參數(shù)反演具有重要意義，對其開展實(shí)驗(yàn)室偏振定標(biāo)是保證在軌遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要研究課題。
　　本文從偏振

2、的Stokes-Mueller矩陣數(shù)學(xué)工具出發(fā)，結(jié)合多角度偏振成像儀光學(xué)系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，詳細(xì)建立了儀器的全視場偏振輻射測量模型。建模時(shí)特別注意了定標(biāo)的原則和可行性，將全視場空間相對差異分為低頻和高頻兩種，并將廣角鏡頭引起的偏振效應(yīng)歸納為一個綜合的起偏度參數(shù)。仿真了無偏光和完全線偏光兩種光源全視場入射儀器的成像響應(yīng)結(jié)果，對儀器的成像特點(diǎn)有了宏觀認(rèn)識。分析了各主要儀器參數(shù)定標(biāo)偏差與偏振度測量誤差之間的關(guān)系，同時(shí)依據(jù)誤差分析結(jié)果，初步分配了各

3、種儀器參數(shù)定標(biāo)的容差。這些研究為多角度偏振成像儀的偏振定標(biāo)實(shí)施奠定了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。
　　具體開展了儀器各種影響因素的定標(biāo)方法、定標(biāo)實(shí)驗(yàn)以及分析評估的研究工作。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型中將鏡頭偏振效應(yīng)簡化為一個綜合起偏度參數(shù)的合理性。介紹了儀器全視場偏振定標(biāo)的總體原則和框架，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了模型中主要儀器參數(shù)的定標(biāo)方法并開展了具體定標(biāo)實(shí)驗(yàn)，如三檢偏通道相對透射率、空間高頻相對響應(yīng)率、空間低頻相對透射率、全視場鏡頭起偏度、轉(zhuǎn)輪內(nèi)偏振片

4、透過軸絕對方位角。基本完成了儀器測量模型內(nèi)全部參數(shù)的定標(biāo)研究工作。
　　為全面保證儀器的探測精度，對儀器測量模型之外的一些因素也開展了性能測定。分析了所用CCD面陣探測器的幀轉(zhuǎn)移缺陷的機(jī)理，介紹了兩種幀轉(zhuǎn)移校正的方法，同時(shí)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果，推薦使用“暗元扣除法”。通過線性調(diào)節(jié)測試光源的光譜輻亮度，推算出儀器的輻射動態(tài)范圍上限。根據(jù)實(shí)際情況分析了三檢偏通道光楔像元配準(zhǔn)的要求，通過求成像光點(diǎn)重心坐標(biāo)的實(shí)驗(yàn)得到了儀器的像元配準(zhǔn)量。