植被遥感监测已广泛应用于各个领域, 如农作物病虫害监测、 森林覆盖度监测、 植被生长状况监测等。 监测植物叶绿素含量变化对于了解植物长势、 监测植被病虫害乃至监测植被对全球气候变化反馈都有着重要的意义, 然而这些监测时常受到叶片镜面反射的干扰, 导致叶绿素含量反演精度降低。 旨在消除植物健康状况遥感监测中的镜面反射干扰, 搭建一套偏振多光谱成像系统, 提出一种镜面去除指数(SRRI), 并提出一种利用目标的漫反射和镜面反射的光谱和偏振特性来检测植物的融合算法, 植物的SRRI、 线偏振度(DoLP)和偏振角(AOP)均在融合框架内计算, 以消除植物镜面反射的干扰并提高植物健康状态检测精度。 此外, 基于SRRI、 DoLP和AOP的融合算法计算了一种偏振融合镜面去除指数(PFSRRI)。 对相对叶绿素含量(SPAD)、 比值植被指数(SR)、 归一化植被指数(NDVI)、 SRRISR、 SRRINDVI、 PFSRRISR和PFSRRINDVI进行了相关性分析, 以了解它们消除镜面反射干扰的能力。 结果表明, SR与SPAD (R2=0.012 8)、 NDVI与SPAD (R2=0.007 5)的相关性最差, 表明SR和NDVI对镜面反射的敏感性最高, SRRISR与SPAD (R2=0.818)、 SRRINDVI与SPAD(R2=0.889)有很好的相关性, 而PFSRRISR与SPAD(R2=0.955)、 PFSRRINDVI与SPAD(R2=0.948)的相关性最好, 从而突出了PFSRRI在消除镜面反射干扰并检测植物健康状态中的潜力。 PFSRRISR和PFSRRINDVI三维散点图显示了对植物不同健康程度具有良好的辨别能力, 具有较高的敏感性和特异性值, 通过曲面的颜色和趋势的变化可以很直观地看到植被健康状态的变化趋势和分类状况。 其中, PFSRRISR的镜面叶片和胁迫1级叶片的分类敏感性(Se)值为100%和特异性(Sp)值为100%, PFSRRINDVI的镜面叶片和胁迫1级叶片的分类敏感性(Se)值为98%和特异性(Sp)值为100%, 表明PFSRRISR和PFSRRINDVI在去除镜面干扰后的优秀的检测效果。 综上所述, 该方法能有效地消除镜面干扰, 提高植被健康状况检测精度。

成像过程中目标表面常存在大区域耀光、光斑等镜面反射光的干扰, 直接限制识别、匹配等视觉性能。提出一种基于光学偏振成像的镜面反射分量分离算法, 抑制目标表面镜面反射的影响。结合双色反射模型的偏振成像机理分析, 利用体反射与镜面反射的起偏特性差异, 提出了基于Stokes参数的体反射强度反演机制; 构建CbCr空间双色度矢量约束, 实现CbCr空间下镜面反射分量的物理隔离; 同时联合遍历式最小二乘法进行反射系数的快速求解, 高效引导镜面反射分量分离, 恢复目标表面原有细节信息。实验结果表明, 所提算法能准确抑制分离镜面反射分量, 极大保留目标原有色彩、结构、纹理特征, 场景适应性强, 目标还原度高。

通过研究目标镜面反射造成的测距误差,及分析强度数据与测距误差之间的关系,建立了一种基于原始强度数据的目标镜面反射测距误差模型。研究结果表明,利用原始强度数据可以建立一种测距误差修正模型,该模型不受目标材质和表面几何形状的影响,可以精确地对距离数据进行修正,对提高地面激光雷达的数据精度具有重要意义。

建立了包含镜面反射分量的毫米波全息成像中的部分发育散斑模型。将部分发育的散斑模型与毫米波全息成像的卷积过程相结合,推导了等效散射中心个数,建立了散斑对比度与高斯粗糙面均方根高度、相关长度和成像分辨率的关系。基于近场物理光学法,对随机粗糙面的毫米波全息散斑图样进行了蒙特卡罗仿真和散斑对比度分析。结果表明,当等效散射中心个数较少时,该模型与随机积分法及仿真所估计的散斑对比度一致,优于传统模型的估计结果。

阐述用激光主动探测的原理及实验技术。以红外光学系统为例，运用矩阵光学追迹法对光学系统中各镜片的回波强度、分布及影响因素作定性、定量分析，并用实验加以验证。研究结果表明，回波强度受探测距离、扫描激光光束的入射角等因素影响非常大。例如，在主动扫描装置与被探测观瞄仪器相距约1000m、扫描光束的入射角从0rad增大到0.18rad时，光学系统的前两块透镜表面所产生回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的28.4%下降到0%。

在条纹反射摄影测量中，由于产生条纹图形的液晶显示器不直接出现在摄像机的视场范围内，摄像机与液晶显示器之间的位姿标定是条纹反射摄影测量的主要难点。为了简化标定过程，提出了采用平面镜直接对液晶显示器上的条纹反射3次并利用固定摄像机接收反射条纹，通过对摄像机与条纹虚像之间的3次位姿评估，完成摄像机与液晶显示器的位姿标定的方法。在镜面面形测量中，利用两者之间的位姿关系可以将待测点的反射光线和入射光线统一在摄像机坐标系下，完成光线的三角交会，实现镜面面形测量。数值模拟和实验结果表明，此方法简单易行，且精度较高。

为了简化相位测量偏折术的系统标定，并减少系统标定和图像噪声对测量精度的影响，提出在相位测量偏折术中引入自由参考系，并在自由参考系内对测量结果进行光束法平差。 由于基于梯度恢复面形的相位测量偏折术缺少绝对高度信息，因而不能直接进行光束法平差，自由参考系使入射光线和反射光线处于同一个坐标系内，通过光线三角交会计算自由参考系下的待测点三维坐标。根据待测点与其对应入射光线共线的几何约束，采用约束光束法平差对摄像机内外参数和面形三维坐标同时进行优化，使重投影误差最小。数值模拟和实验结果表明，光束法平差可以提高相位测量偏折术的测量精度。

对于反射光含镜面反射的物体而言,由于镜面反射的存在,将会导致图像中存在许多的高亮区。因为镜面反射光强相对较强,因此图像中高亮区镜面反射光会不可避免地掩盖漫反射光场分布中的相位信息,从而导致错误的三维面形测量。从分析傅里叶变换轮廓术中光场的偏振特性出发,利用光学器件的滤光作用,结合现有傅里叶变换轮廓术和Phong光照模型,实现了含镜面反射的物体面形的三维测量。理论分析与实验结果均证明了镜面反射将影响调制光场的高度分布,并且还证明了提出的测量方法可有效消除投影光源造成的高反光区域,极大地扩展了傅里叶变换轮廓术的测量领域。

对γ射线探测器中狭长型塑料闪烁体镜反射方式下的光收集问题进行了研究，建立了一种光传输与收集的解析模型，并结合实例计算了光收集效率。