1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266200
极地地区的海雾给极地科考和海冰研究带来了挑战, 但由于相关监测数据较少, 因此对极地地区海雾的研究还相对匮乏。基于 CALIOP 传感器可以观测垂直方向上云雾信息的特性, 使用准同步观测的 MODIS 中分辨率成像光谱仪对北极地区的云雾信息进行分析。首先使用深度神经网络模型反演云顶高度, 再根据云高确定是否为海雾。并且就不同波段对反演结果的影响进行了分析。结果显示使用深度神经网络反演的云顶高度平均绝对误差要比传统方法的结果低 1774.280 m, 可以更好地对云顶高度进行反演, 提高了海雾检测精度。
正交偏振云-气溶胶激光雷达 中分辨率成像光谱仪 海雾检测 云顶高度 深度学习 cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization moderate resolution imaging spectroradiometer fog detection cloud top height deep learning 大气与环境光学学报
2022, 17(2): 267
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 济宁市第一人民医院真菌实验室, 山东 济宁 272111
珊瑚礁地物光谱特征是珊瑚礁遥感研究的理论基础, 可以作为遥感定性和定量研究珊瑚礁的依据。 采用我国南海三亚湾鹿回头海域的优势物种疣状杯形珊瑚(Pocillopora verrucosa)为研究对象, 用光纤光谱仪测量其反射率光谱。 利用珊瑚反射率光谱和导数分析的方法研究了健康和白化两种状态下疣状杯形珊瑚的反射率光谱的差异。 研究分析的结果显示： 健康疣状杯形珊瑚的反射率光谱, 在波长580, 604.7和647 nm处出现了特征波峰, 在波长669 nm处出现一个显著的波谷； 白化疣状杯形珊瑚的反射率光谱明显高于健康疣状杯形珊瑚的反射率光谱, 但是其波形相对较为平缓, 在波长663 nm处存在一个相对较弱的波谷。 反射率光谱导数分析发现健康与白化疣状杯形珊瑚存在多个可区分波段, 其中主要可区分波段包括： 一阶导数, 404～425, 456～466, 513～532, 563～568和661～667 nm等； 二阶导数, 408～420, 542～556, 563～573, 615～634和687～695 nm等； 四阶导数, 402～418, 466～472, 478～481, 617～622和684～689 nm等。
三亚湾鹿回头 疣状杯形珊瑚 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Pocillopora verrucosa Reflectance spectrum
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 山东省济宁市第一人民医院, 山东 济宁 272111
4 中国科学院三亚深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000
为了进一步深入研究不同形状和不同颜色珊瑚的光谱特征, 选择三亚湾鹿回头海域两种常见造礁石珊瑚（褐色片状珊瑚: 盾形陀螺珊瑚（Turbinaria peltata）和蓝灰色块状珊瑚: 精巧扁脑珊瑚（Platygyra daeda））为样本进行测量和分析。 于2015年7月22日上午采集两种珊瑚样品各7组。 样品块大小~6 cm, 并将其暂养于中国科学院海南热带海洋生物重点实验站岸基实验室珊瑚养殖缸, 养殖缸内水温控制在~26 ℃。 待样品块暂养≥4小时后用光纤光谱仪测量其反射率, 光谱采集条件为无云遮挡的晴天。 所用光纤光谱仪（海洋光学USB2000+）, 波段为200～850 nm, 光谱分辨率1.34 nm, 步长0.6 nm, 视场角为25°。 珊瑚样品置于缸内的平台上, 过滤后恒温~26 ℃的海水持续注入以保证缸内水温恒定; 多余的海水自动从养殖缸上壁溢出以排除因光线折射入水体后引起的“汇聚现象”; 养殖缸内壁采用黑色尼龙布贴壁, 以避免玻璃缸壁光线反射对测量结果的影响。 光纤光谱仪的探头与样品间距保持在5 cm, 每个样品重复测量10次取平均值以代表该样品的光谱反射率。 测量光源为太阳光, 每次测量前校正一次光谱仪, 选用可见光波段的反射率光谱进行数据分析。 反射率光谱导数分析可以放大光谱间的差异, 四阶导数光谱法在提高检测灵敏度、 改善分辨率和加强抗干扰力等方面具有独特的优点, 故此对所测珊瑚光谱反射率数据进行反射率光谱数据一阶导数、 二阶导数和四阶导数分析, 根据盾形陀螺珊瑚和精巧扁脑珊瑚反射率光谱导数之间的差异确定两种珊瑚光谱的敏感可区分波段。 分析结果发现, 可见光范围内两种珊瑚反射率差异明显; 后者反射率光谱明显高于前者, 仅~700 nm出现类似较高反射率。 盾形陀螺珊瑚反射率介于4%～15%之间, 波峰和波谷明显。 400～450 nm反射率相对较低约为4%～5%; 480 nm后急升至~10%, 502, 578, 604和652 nm附近为明显波峰; 随后激增至700 nm的~36%。 精巧扁脑珊瑚反射率介于6%～16%之间; 400～420 nm波长附近反射率值相对较低, 为~6%; 420～470 nm急剧升高至~15%, 486 nm附近出现宽大波峰, 为该珊瑚的特征峰; 486, 577, 607和650 nm处也存在四个明显波峰; 随后剧增至700 nm的~37%。 光谱反射率导数分析结果表明盾形陀螺珊瑚和精巧扁脑珊瑚可区分波段为: 一阶导数483.7～492.6, 496.2～500和533.5～540.5 nm。 二阶导数414～422.7, 499.4～504, 520.2～523.3, 534.2～536.6, 557.5～561和671.8～675 nm。 四阶导数414～417.6, 427.4～430.3, 433.4～436.5, 452.3～455.5和657.1～659.1 nm。
三亚湾鹿回头 盾形陀螺珊瑚 精巧扁脑珊瑚 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Platygyra daeda Turbinaria peltata Reflectance spectrum
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 山东省济宁市第一人民医院, 山东 济宁 272111
以南海三亚湾鹿回头海域八种常见造礁石珊瑚优势种的反射率光谱为代表, 用光谱仪测量它们和此海域常见底质石莼以及碎石的反射率光谱。 通过反射率、 导数光谱法研究了三亚鹿回头海域造礁石珊瑚、 石莼和碎石的光谱差异。 石莼于561.4 nm处出现反射率高达48%左右的显著波峰, 在500～700 nm波长范围和造礁石珊瑚反射率差异较大; 碎石反射率明显高于造礁石珊瑚反射率, 整体差异显著。 导数分析结果表明造礁石珊瑚、 石莼和碎石可区分波段为: 造礁石珊瑚与石莼主要为一阶导数在485～487, 505～510, 515～529, 559～578, 587～593, 598～603和667～670 nm等波段。 二阶导数在494.4～505.7, 524～534.5, 543.6～561.4和567.2～579.7 nm波段。 四阶导数在515.8～430, 621～627.1, 628.8～635.6, 639.3～645, 661.8～669.8和678.4～682.4 nm等波段。 造礁石珊瑚与碎石一阶导数反射光谱, 主要为400～413.7, 414～418, 484.8～486.9, 506～509.6, 514.5～528.9, 576.9～587.6和602.7～653.4 nm波段。 二阶导数主要为, 451.6～461.6, 564.5～570.7和677～685 nm。 四阶导数主要为, 412.6～425.3, 459.8～467, 467.7～470.6, 535.6～540.8, 583.8～591.4, 654.4～659.8和670.8～680 nm等波段。
三亚湾鹿回头 造礁石珊瑚 石莼 碎石 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Scleractinian coral Ulva Coral rubble Reflectance spectrum
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 济宁市第一人民医院医学真菌实验室, 山东 济宁 272111
4 中国科学院三亚深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000
以海南三亚湾鹿回头附近海域常见的8种优势造礁石珊瑚的反射率光谱代表该海域珊瑚的反射率光谱, 用光纤光谱仪测量它们和此海域常见底质团扇藻、 砂的反射率光谱。 利用反射率、 导数光谱法分析研究了该海域造礁石珊瑚、 团扇藻和砂反射率光谱的差异。 分析表明500～ 700 nm和珊瑚反射率差异相对较大; 珊瑚反射率光谱明显低于砂反射率光谱, 反射率谱线整体差异显著。 导数分析结果显示造礁石珊瑚、 团扇藻和砂的可区分波段为: 石珊瑚与团扇藻的一阶导数, 主要为415.1～425.6, 482～487, 514.5～529, 577～587.6和631.9～644 nm等波段。 二阶导数主要为, 413～418.7, 427.4～432.5, 462.3～470.6, 494.4～503.6, 551.6～561.4, 590～594和639～643 nm波段。 四阶导数主要为, 412.2～418.4, 420.5～425.3, 470.9～480.2, 481.3～486.9, 540.8～545.7, 560～568.3和635.6～639.6 nm等波段。 石珊瑚与砂的一阶导数, 主要为400～413.7, 514.5～529.6, 576.9～587.6和602.7～667 nm波段。 二阶导数主要为, 420.5～430.7, 446.9～458.8, 467.3～472.3, 537～544.3, 556.8～561.4, 582.8～587.2和637.6～649.4 nm。 四阶导数主要为, 414.4～418.7, 419.5～430.3, 486.9～495.8, 534.2～540.1, 579～583.1, 622.7～627.5, 640～645和665.4～672.8 nm等波段。
三亚湾鹿回头 珊瑚 团扇藻 砂 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Coral Padina Pavonica Coral sand Reflectance Spectrum 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3483
1 中国海洋大学 信息技术学院,山东 青岛 266000
2 海军潜艇学院 卫星遥感应用研究所,山东 青岛 266000
提出了一种基于自适应窗口选择粒子图像测速(PIV)技术的序列星图运动参数估计算法。算法通过自适应选取窗口,使得分析窗口内恒星的成像密度达到最大,且窗口边缘区域不存在高亮恒星成像,然后对分析窗口进行互相关计算,求得序列星图的运动参数。仿真试验表明,本文的算法克服了恒星进场或出场导致分析窗口互相关计算精度降低的现象,提高了互相关运动参数估计的精度,将估计误差降低到了0.01 pixel 以内。该算法可以准确、快速地对星图的全局运动参数进行估计,为序列星图配准奠定了基础。
粒子图像测速 自适应窗口 星图 运动估计 互相关 particle image velocimetry(PIV) adaptive window star image motion estimation cross-correlation
1 海军航空工程学院,控制工程系,山东,烟台,264001
2 海军潜艇学院,卫星遥感应用研究所,山东,青岛,266000
提出了一种序列星图中目标运动轨迹的提取算法.利用交叉投影方法提取星点,确定包含星点的区域.然后,利用序列图像中最亮的一组星点的质心估计星图的全局运动参数,并进行图像匹配,滤除背景恒星.最后,提出了一种目标运动轨迹的提取算法.实验结果表明:该算法对于在序列图像中运动轨迹不连续的空间小目标(≥1 pixel)可以进行准确的轨迹提取,并且具有较强的鲁棒性.
图像处理 星图 交叉投影 轨迹提取
1 第二炮兵工程学院,四系,陕西,西安,710025
2 海军潜艇学院,卫星遥感军事应用研究所,山东,青岛,266071
介绍了海洋表面合成孔径雷达(SAR)图像的舰船尾迹检测算法.该算法首先对图像进行对数变换,将乘性噪声转化为加性噪声,然后对图像进行非亚采样contourlet变换,根据变换后的像素均值对变换系数进行调整,以便去除噪声和提取尾迹轮廓.接着对经非亚采样contoulet调整后的图像进行局部Radon变换,即在对像素积分过程中沿着线性特征被分割后的若干短线段进行积分,而非对整幅图像进行积分.最后通过采用形态学膨胀和腐蚀的方法将临近的分离短线段连接起来便于后续的处理.采用该算法对实际SAR图像进行舰船尾迹检测,结果表明:该算法在背景噪声很强时仍能检测出略微有弯曲的尾迹信号.
舰船尾迹检测 非亚采样contourlet变换 局部Radon变换 Ship wake detection Nonsubsampled contourlet transform Localized radon transform
