多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振成像传感器,杂散光是影响其辐射偏振测量精度的重要因素之一。为了避免杂散光影响高精度定量参数的反演,需要在实验室对其进行专门的分析、测量和校正。根据多角度偏振成像仪的光学系统特点,将影响仪器的杂光分为局部杂光和全局杂光,重点分析了这两种杂光的成因和表现特性,并以此为基础构建了仪器的杂散光模型,提出了通过分区域照明获取杂光系数矩阵并对待校图像进行分块校正的方法。在未饱和及过饱和两种情况下,通过分矩形区域、分视场二维转动扫描成像的方式,建立了目标区辐射量和其他非目标区杂光量的关系,最终获得11×11区域的杂散光系数矩阵。最后根据实测得到的杂散光系数矩阵对图像进行了校正,结果表明,此校正方法可以消除至少90%的杂散光。

带外响应(带外泄漏)是影响多光谱遥感器(multi-spectral remote sensor, MsRS)辐射定标不确定度的重要因素。以多光 谱成像仪的443 nm通道为例,介绍了一种MsRS带外响应的测量、校正和精度验证方法。该方法主要利用一种新型大孔径光谱 可调积分球参考光源(spectrum-tunable integrating spheres reference light source, STIS)的分立波段和连续光谱 输出功能开展多光谱成像仪带外响应测量、校正及其精度验证实验,借助带外响应校正模型修正带内权重辐亮度,并与光谱 辐亮度计的测量参考值进行对比。结果表明,带外响应校正前后的带内WRL与光谱辐亮度计的测量参考值的差异由8.8%降 低到2.9%,初步验证了STIS在MsRS带外响应校正中的应用可行性。

星载多角度偏振成像仪可以获取目标的多角度偏振辐射信息, 探测精度是重要的技术指标。 为研究仪器的测量精度及相关的误差因素, 以Stokes-Mueller为数学描述方法, 分析仪器的原理和光路结构特点, 从理论上推导了仪器的偏振辐射测量模型, 并通过实验初步验证了镜头Mueller模型的正确性。 在考虑目标光各种偏振态的情况下, 分析了非理想光学器件重要参数对目标光偏振度测量结果的影响, 得到了偏振度测量误差与通道相对透射率、 空间高频相对透射率/响应率、 线偏振片振透轴方位角、 镜头线性双向衰减这四种参数偏差之间的关系。 按照仪器探测精度要求, 结合各参数偏差对应误差最敏感的目标光偏振态, 从理论上提出了各重要参数的误差容限。 该研究为整个仪器的研制、 定标及后期数据处理提供了理论依据。

为保证大气同步校正仪的偏振测量精度, 在研制的过程中需要对滤光片进行检测和筛选。设计了校正仪的偏振测量模型和滤光片的筛选条件, 分析了影响校正仪的偏振度测量精度的主要因素。以490 nm通道为例, 采用滤光片的光谱透射率和典型目标的光谱辐亮度数据, 分析了偏振通道间的相对透射率和带外响应相对于总响应的比值随目标光谱辐亮度形状的变化情况, 并对滤光片进行了筛选, 对校正仪进行了偏振度测量精度的验证。结果表明, 在大气目标偏振度0~0.4范围内、在偏振通道间的相对透射率的相对变化和带外响应的相对变化对偏振度产生的变化均不大于0.4%且二者合成不确定度应小于0.5%的筛选条件下, 可保证校正仪的偏振度测量精度。选用最佳效果筛选滤光片的校正仪的测量不确定度明显小于未经筛选滤光片的校正仪的测量不确定度, 证明了筛选方法的有效性。

综合参考标样法和定标校正法的思想,提出了一种用于校正微流控实时荧光聚合酶链式反应(PCR)系统荧光成像非均匀性的"多目标像素区域定标线性校正"算法, 以提高其检测结果的准确性。以与PCR荧光标记物SYBR Green光谱特性相似的荧光素钠溶液为样本, 检测了11种不同浓度的均匀荧光素钠溶液受激发射荧光信号的强度, 分析了各个目标像素区域荧光强度和荧光素钠溶液浓度之间的线性响应关系, 采用两点定标校正方法计算了CCD各个目标像素区域的校正系数矩阵。实验表明, 3种浓度荧光素钠溶液的成像均匀度分别从校正前的71.28%、72.01%、70.73%提高到校正后的77.49%、80.07%、90.64%; 微流控四腔芯片中相同浓度的DNA样品在PCR扩增阶段的Ct值相对标准偏差由校正前的4.38%、1.94%、3.31%减小到校正后的2.44%、0.79%、1.31%, 显著提高了微流控实时荧光PCR检测结果的准确性。