红外与激光工程
2022, 51(12): 20220125
1 山东交通学院 轨道交通学院，山东 济南 250357
2 西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室，陕西 西安 710064
3 济南重工集团有限公司， 山东 济南 250109
4 长安大学 电子与控制工程学院，陕西 西安 710064
为了解决目前国内自主研发的激光位移传感器基准工作距离短和测量范围小的问题，设计了一种适用于远距离测量的大量程激光位移传感器成像光学系统。基于激光三角测量原理，结合具体使用要求计算了大量程激光位移传感器的性能指标和成像光学系统的设计参数。选择5片式透镜结构作为系统的初始结构，利用光学设计软件对大量程激光位移传感器成像光学系统进行了仿真，完成了系统优化和性能分析，实现了基准工作距离为1 000 mm、量程为±500 mm、分辨率为0.4 mm的大量程激光位移传感器成像系统设计。结果表明，在测量范围±500 mm内，系统均可以满足成像质量要求。该激光位移传感器成像系统具有工作距离远、测量量程大、结构简单的特点，可满足1 000 mm远距离处大量程范围的测量使用要求。
激光位移传感器 激光三角测量 大量程 成像系统 光学设计 laser displacement sensor laser triangulation wide range imaging system optical design
1 中国石油大学（华东）理学院, 山东 青岛 266580
2 山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室, 山东科技大学地球科学与工程学院, 山东 青岛 266590
3 山东省煤田地质局第三勘探队, 山东 泰安 271000
滨海地区饮水型氟中毒和海水入侵十分普遍。 海水入侵引起地下水性质的改变对岩（土）氟迁移具有潜在影响, 但尚未有直接模拟实验证实, 其氟迁移机理也不明确。 用淡水和海（卤）水混合及配制溶液模拟海水入侵过程, 对含水砂层沉积物进行静态水-岩（土）氟迁移模拟实验, 对比分析沉积物FTIR特征, 探讨海水入侵对岩（土）氟迁移影响规律及机理。 结果表明, 含水砂层沉积物氟迁移量大小顺序为: 海水＞1∶1淡海＞淡水; 卤水＞1∶1淡卤＞淡水, 随海（卤）水混入程度增加, 含水砂层沉积物岩（土）氟迁移能力增强。 氟迁移能力随NaCl和NaHCO3浓度增加而增加, 随CaCl2浓度增加而降低。 对含水砂层沉积物傅里叶红外吸收光谱（FTIR）分析表明, 随NaCl和NaHCO3浓度增加, NaCl溶液中沉积物Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显增强, 氟磷灰石弯曲振动峰减弱, O—H键特征峰变化不明显, 而NaHCO3溶液中沉积物羟基磷灰石弯曲振动峰和Si—O—Si键伸缩振动峰强度变化不明显, O—H键特征峰强度变化明显, 表明NaHCO3溶液主要通过OH-与F-离子交换, 而NaCl溶液是通过Si—O—Si键中Si—O置换来影响岩（土）氟迁移。 随CaCl2浓度增加, Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显减弱, 氟磷灰石弯曲振动峰强度增强, 表明Ca2+强烈地抑制岩（土）氟析出。 同时, 随NaCl和NaHCO3浓度增加和CaCl2浓度减少, Si—F特征峰强度减弱, Si—O—Si键弯曲振动峰向低波数偏移。 由于大气CO2混入, 1 mol·L-1 CaCl2作用沉积物出现1 460和1 420 cm-1碳酸根特征峰。 由于碳酸根沉积作用, 1 mol·L-1的NaHCO3作用的沉积物在1 460 cm-1处峰强度增强, 且在875 cm-1出现新峰, 但是在淡海卤水和NaCl溶液作用的沉积物中无碳酸根特征峰, 表明含水砂层中无萤石（CaF2）溶解作用。 海水入侵引起的偏碱性、 高钠低钙的环境促进岩（土）氟迁移释放, 是滨海地区高氟地下水重要动力。
海水入侵 含水砂层 氟迁移 FTIR FTIR Seawater intrusion Water-bearing sand layer Fluorine transformation 光谱学与光谱分析
2019, 39(4): 1036
根据红外烟幕的遮蔽原理, 结合红外烟幕消光模型和扩散模型建立红外烟幕三维空间的透过率模型。针对传统烟幕遮蔽效果仿真方法的局限性, 提出一种三维空间透过率的仿真方法,并对其进行数值计算与仿真验证。研究结果表明, 探测器观察到的目标图像是多层透过率叠加的结果, 遮蔽效果优于传统方法, 对工程应用更具意义。
红外制导 反舰导弹 烟幕遮蔽 消光 透过率 infrared guidance antiship missile smoke shielding extinction transmittance
1 环境保护部卫星环境应用中心, 北京100094
2 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室, 北京100101
3 昆明理工大学, 云南 昆明650500
大气校正是遥感数据定量化应用的关键步骤, 国产环境与灾害监测预报小卫星星座(简称HJ-1)CCD相机数据在进行大气校正时, 面对数据量大、 观测角度变化大、 气溶胶多变等各种问题。 本文针对HJ-1 CCD相机的波段特征, 利用Hsu等提出的深蓝算法借助地表反射率库反演得到气溶胶光学厚度, 结合辅助角度数据计算观测几何, 利用核驱动模型完成了BRDF校正, 提出了针对HJ-1 CCD数据的在植被、 裸土等地表类型通用的大气校正算法; 在数据处理中, 采用查找表和双线性插值的方法分块计算HJ-1 CCD图像的大气参数, 利用IDL语言的矩阵运算大大加快了大气校正速度, 实现了快速大气校正。 以2012年7月3日过境中国华北平原的1景CCD数据进行了算法实验, 结果表明, 该算法较好的校正了大气对地表反射率的影响, 能够在8 min内快速完成1景数据量约为1 G的CCD数据的大气校正, 校正后的土壤和植被等典型地物的反射率更接近其光谱特征; 同时, 将校正结果与同期过境的MODIS地表反射率产品进行了比对, 由于分辨率的较高, HJ-1的结果细节表现要优于MODIS, 而二者获得的典型地物反射率相关性较好(相关系数大于09)。 误差分析表明, 气溶胶类型的误判会对近红外波段地表反射率带来较大的误差, 在005左右, 而地表反射率库002的误差, 会对红波段和绿波段的大气校正结果带来001左右的误差。
遥感 大气校正 Remote sensing Atmospheric correction HJ-1 HJ-1 IDL IDL
1 西北工业大学航天学院，西安 710072
2 第二炮兵工程学院 301教研室，西安 710025
提出了一种基于平稳小波变换的多聚焦图像融合算法。首先对待融合图像进行平稳小波分解，得到图像尺寸相同的低频分量和高频分量，然后对低频分量使用拉普拉斯能量进行清晰度判断，对于高频分量，则先计算其各个尺度，不同方向高频分量的绝对值和，进而通过能量特征判断其清晰度，最后通过比较低频分量和高频分量清晰度决策图的相同和相异性得到融合图像。计算机仿真实验表明，本文算法得到的融合图像清晰度较好，熵、平均梯度、空间频率和互信息等客观评价指标值高于平均法和传统基于小波变换的图像融合算法，互信息量比文献[3]中的方法提高了约 2.4倍，是一种有效的多聚焦图像融合算法。
图像融合 平稳小波变换 拉普拉斯能量 客观评价 image fusion stationary wavelet transforms energy of Laplacian objective evaluation
1 中国农业大学草业科学系, 北京100193
2 河北沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站, 河北 沽源076550
3 宁夏大学农学院草业科学研究所, 宁夏 银川750021
北方农牧交错带是农业种植区与家畜放牧区相互交错的生态过渡地带, 是多种生态系统的复合体。 由于自然因素和人为因素的影响, 农牧交错带土壤沙化问题日益严重, 土壤沙化面积逐年扩大, 关系到我国北部和中东部生态环境、 经济发展和农牧区人民的生活质量等问题, 亟需解决。 近几年农牧交错带已经成为恢复生态学和全球气候变化研究的热点区域。 针对土壤沙化的遥感监测是收集沙化土地现状及其动态变化的重要技术手段, 可以为我国北方地区沙化的防治提供重要的实际数据。 Landsat ETM+是研究区域尺度较为先进的多光谱遥感系统, 应用十分广泛。 主要阐述了Landsat ETM+系统特点以及在北方农牧交错带沙化监测中的应用, 并且展望了这一系统将来的发展前景。
农牧交错带 沙化 草原监测 Landsat ETM+ Landsat ETM+ Agro-pastoral ecotone Desertification Grassland monitoring
1 西北工业大学 航天学院，西安 710072
2 西安石油大学 理学院，西安 710065
提出了一种基于非采样Contourlet 变换(NSCT)和脉冲耦合神经网络(PCNN)的红外与可见光图像融合方法。首先用NSCT 对已配准的源图像进行分解，得到低频子带系数和各带通子带系数；其次对低频子带系数采取一种基于边缘的方法以得到融合图像的低频子带系数；对各带通子带系数提出了一种改进的基于PCNN 的图像融合方法来确定融合图像的各带通子带系数；最后经过NSCT 逆变换得到融合图像。实验结果表明，本文方法优于Laplacian 方法、小波方法和传统的NSCT 方法。
图像融合 非采样Contourlet 变换 脉冲耦合神经网络 链接强度 image fusion nonsubsampled contourlet transform (NSCT) pulse coupled neural networks (PCNN) linking
1 中国农业大学草地研究所, 北京 100094
2 宁夏大学草业所, 宁夏 银川 750021
生态界面是当前生态学研究的热点, 农牧交错带是中国北方特有的生态过渡带, 其内部存在大量的农田、 草地镶嵌体形成的界面。 该生态界面变化直接影响农牧交错带生态系统的功能发挥, 及时掌握该交错带的生物和非生物生态因子的变化信息, 是实现该地区可持续发展的首要条件。 高光谱遥感技术以其光谱分辨率高、 光谱划分精细、 波段多、 信息量丰富等独特性能用于不同领域, 在农牧交错带生物与非生物生态界面研究方面有巨大的应用潜力和前景。 文章介绍了高光谱遥感技术的原理、 生态界面、 植被、 土壤等方面的光谱应用, 并对其应用在北方农牧交错带大气气候研究应用的前景进行了展望。
高光谱遥感 农牧交错带 生态界面 植被 土壤 Hyperspectral remote sensing Agro-pasturing transition Ecological boundary Vegetation Soil 光谱学与光谱分析
2009, 29(6): 1636
以荷叶为实验材料，用BPCL型微弱发光测量仪，测定了不同浓度NaCl溶液处理不同时间的叶片的延迟发光，观察了延迟发光初始强度随处理时间的变化和延迟发光衰减参数随处理时间的变化。结果表明：随着胁迫时间的增加，0％，0.01％和0.10％处理的叶片，其延迟发光初始强度和衰减参数在一个小范围的上升之后一直呈下降趋势，1.00％，5.00％处理的初始延迟发光强度和衰减参数一直呈下降趋势，10.00％，20.00％处理的初始延迟发光强度和衰减参数从一开始就处于很低的水平。从整体上看，0.10％浓度处理对叶片延迟发光初始强度和衰减参数影响最小。整个实验表明，延迟发光可以规律性地反应盐胁迫对叶片的伤害程度。该结论为生物物理方法测量外界胁迫对叶片的影响具有一定的参考意义。
