为了提升微偏振片阵列型长波红外成像系统精度, 在误差分析的基础上, 针对入射光偏振信息计算问题, 提出了一种偏振定标方法.通过确定像元级响应值与入射光功率的关系, 引入广义光学透过率, 不依赖大规模方程组运算, 实现了消光比、偏振方向的计算, 获取了微偏振片穆勒矩阵内各元素值.用固定盲元干扰下的超级像元内偏振信息计算法完成入射光偏振信息计算.实验结果表明, 该定标方法可有效降低误差干扰, 提高微偏振片阵列型长波红外成像系统探测精度.

为保障偏振扫描仪长期在轨的偏振测量精度，研究了偏振扫描仪的星上偏振定标原理与方法。首先，针对分孔径和分振幅的技术特点，结合实际的误差来源，理论推导了系统探测矩阵；其次，根据仪器参数，利用已知偏振态的线偏振光和非偏振光，推导了星上偏振定标方程；然后，设计了用于星上偏振定标的线偏振定标器和非偏振定标器；最后，提出了利用已知偏振度的太阳漫射板辐射定标数据来校正偏振扫描仪的低偏振度测量精度和稳定性。所提出的星上偏振定标方法具有高精度、高频次、高效率等特点，可满足长期在轨偏振测量精度为0.005的应用需求。

为了解决多通道型偏振成像仪的偏振定标问题, 提出了一种基于积分球无偏光源的偏振定标方法。通过研究偏振光束与光学器件的相互作用, 推导出多通道型偏振成像仪的矢量辐射传输模型, 确定了需要标定的参数。运用无偏光源标定系统的偏振效应, 基于矢量辐射传输模型对中心视场绝对辐射定标系数、光学镜头起偏度和系统低频相对透过率等关键参数进行了标定, 通过分析标定结果求解了系统全视场的穆勒矩阵。最后, 使用可调偏振度光源验证了仪器典型视场的偏振定标精度。研究结果表明, 基于无偏光源的偏振定标方法可以有效提高多通道型偏振成像仪的偏振定标效率; 经偏振定标后仪器在目标偏振度低于20%时的偏振测量误差小于1%, 满足大气气溶胶测量精度的要求。

当自然光以一定的角度通过玻璃片堆时,其岀射光是线偏振度一定的部分偏振光。利用该原理研制了一台可见光波段线偏振度可调节的偏振光源。分别测量了玻璃片堆在0°、15°、30°、45°和60°倾角时偏振光源输出光在可见光波段的线偏振度谱,并将测量结果与理论输出结果进行了比对。结果表明,有效测量结果与理论输出结果之间最大误差不超过0.8%。实现了可调偏振度光源的预期设计目标。

大视场偏振 CCD相机内部的多个光学表面会改变入射光的偏振状态, 并且改变的程度与入射光的偏振态、视场角和方位角等有关, 影响了仪器偏振测量精度, 从而制约了偏振成像遥感数据的定量化应用水平。为解决这一问题, 从考虑偏振效应的大视场偏振相机响应输出模型出发, 研究模型参数的标定方法, 通过设计试验获取了模型参数标定数据。将经过标定的大视场偏振 CCD相机测试值和可调偏振度光源预设偏振度值进行对比, 结果显示偏振相机在 0°、15°、25°视场角下的偏振度测量平均误差不大于 1.18%, 远小于光学镜头自身的起偏度。消除偏振遥感仪器自身的偏振敏感性影响, 为将来我国自主星载偏振遥感图像的定量化应用奠定基础。