污闪是威胁电网安全可靠运行的重要原因之一, 污秽类型差异将直接影响闪络电压大小。因此, 及时掌握绝缘子污秽类型信息对预防污闪有重要作用。为此提出了一种基于SAM-ED光谱匹配的绝缘子污秽类型检测方法。采集不同污秽类型样本高光谱数据, 经黑白校正及多元散射校正(MSC)去除噪声等干扰因素;利用竞争自适应重加权采样法(CARS)对光谱数据进行特征选取, 分别在特征波段和全波段范围内通过SAM-ED光谱匹配法将测试组样本光谱与参考光谱进行匹配, 根据匹配结果对样本进行分类;实验结果表明: 相比于光谱角匹配法和最小距离法, SAM-ED光谱匹配法检测效果更好;基于全波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达95%, 基于特征波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达98.33%。

针对现有高光谱视频目标跟踪算法在目标尺度发生变化时容易出现跟踪精度下降的问题，提出一种基于光谱匹配降维和特征融合的高光谱目标跟踪算法。首先，利用目标局部光谱和阈值来估计目标光谱，并利用目标光谱与高光谱图像进行朴素相关，实现高光谱图像降维，从而提取目标的深度特征。然后，利用局部方差判断目标区域，提取目标的3D方向梯度直方图（HOG）特征。为保留高光谱图像的光谱信息以及深度特征的语义信息，利用通道卷积融合的方法，得到更具辨别力的融合特征。最后，将融合特征送入相关滤波器，通过尺度池思想提高算法在目标尺度变化挑战下的跟踪鲁棒性。实验结果表明，所提跟踪算法在目标尺度变化挑战下具有更好的性能。

以Nd∶YAG、Cr∶Nd∶YAG和Ce∶Nd∶YAG三种激光材料为研究对象，采取以空间应用和地面应用为导向的两种太阳光谱模型，计算了太阳辐射光谱与材料吸收光谱之间的重叠效率。将激光材料的吸收系数引入重叠效率，分析了经吸收系数修正后，激光材料的太阳光谱匹配效率随吸收长度的变化关系。当接近光谱匹配效率极限值时，地面太阳光谱模型下Nd∶YAG、Cr∶Nd∶YAG和Ce∶Nd∶YAG所需要的吸收长度分别为6.5 cm、4.4 cm和3.7 cm，空间太阳光谱模型下所需要的吸收长度分别为7.3 cm、4.3 cm和3.8 cm，所研究的吸收长度为激光材料的长度参数设计提供了可供参考的最大值。同时Ce∶Nd∶YAG晶体计算出的长度最短，预计泵浦光在该材料中传输时引入的散射损耗将最小，因此以Ce∶Nd∶YAG晶体作为激光材料，有望进一步提高和改善太阳光泵浦激光器的输出性能。

为实现用单色发光二极管(LED)合成所需要的各种目标光谱,提出将自适应差分进化算法作为光谱匹配算法。以高斯修正模型表征单色LED的分布,基于均匀分布的LED,模拟了标准AM1.5太阳光谱和植被光谱,并采用相关指数和均方根误差作为评价标准。在此基础上,利用实验室现有的LED进行了实验验证,所提算法的拟合效果均比模拟退火算法和遗传算法好。实验结果表明,提出的自适应差分进化算法可自动设置参数,拟合效果好,可以被广泛应用于各种LED光谱匹配仿真实验和工程实践中。

针对现有微光像增强器的信噪比实验室测试结果无法准确描述其在实际夜天辐射条件下工作时信噪比的问题，依据光阴极与夜天光光谱匹配关系和光量子噪声起伏理论推导了微光像增强器的输出信噪比理论计算模型。在基于典型微光像增强器参数对模型验证的基础上，计算了典型超二代和三代像增强器在实际夜天辐射条件下工作时的信噪比。结果表明，实际夜天辐射条件下的信噪比与实验室A光源测试条件下的信噪比存在较大差异，且超二代和三代像增强器的信噪比在实际夜天辐射条件下显示出相较实验室测量时更大的差异性。本研究可为实际夜天辐射工作条件下的微光像增强器信噪比评价提供一种可用途径。

于 2018 年 5 月 9 日搭载高分五号卫星发射的大气痕量气体差分吸收光谱仪 (EMI) 为紫外可见波段高分辨率成像光谱仪。为考察其在轨光谱性能, 首先采用波长寻峰法即以太阳 Fraunhofer 线作为特征峰以快速获取载荷的光谱范围, 然后采用谱线匹配法获取载荷空间维度的光谱弯曲值, 最后采用光谱拟合法获取光谱分辨率的变化。寻峰法通过与标准 Fraunhofer 线进行比对找寻特征峰, 得到其标准波长及对应像元, 经二阶多项式拟合可得到像元-波长对应关系。谱线匹配法通过 Pearson 相关系数法作为判据, 即利用两谱线之间相关系数作为匹配结果的判断条件, 得到测量谱线与标准谱线间的偏移值, 定标结果满足定标精度高于 0.05 nm 的要求。光谱拟合法通过求解将测量谱与高分辨率太阳参考谱拟合, 可以分析光谱分辨率变化。对 2019 年 1 月 7 日全天 15 轨数据的分析结果表明, 光谱分辨率在一天内的变化一致, 其单行标准差不超过 0.01, 因此在之后仪器长时间运作或受到干扰情况下, 利用此方法对其性能衰变进行分析具有重要意义。

针对传统光谱匹配算子在“异物同谱”现象下对光谱精细化差异分辨能力较弱的情况,提出基于位置向量统计(PVS)的光谱匹配算子,同时提出通过匹配算子融合来提高目标识别的方法。PVS算子是在光谱吸收特征中吸收深度的一个延伸,算子首先利用位置向量对光谱曲线进行放大,然后利用投票统计的方法进行地物划分。实验结果表明,在检测概率为70%的情况下,PVS算子的虚警率在两个数据集上平均降低了1.73个百分点和4.77个百分点;同时在算子融合识别中,在检测概率为75.43%的情况下,融合PVS算子的虚警率在两个数据集上平均能够分别降低2.35个百分点和8.26个百分点。

为了实现中分辨率光谱成像仪(Medium Resolution Spectral Imager, MERSI)太阳反射波段的星上绝对辐射定标, 本文采用国际通用的6个北非沙漠目标即伪不变目标, 以高质量的SeaWiFS数据为参考, 对FY-3C MERSI数据进行交叉定标。首先利用高质量的SeaWiFS数据构建天顶双向反射分布函数模型; 其次, 构建两个传感器的参数化光谱匹配因子; 最后, 基于前两部分工作进行交叉定标。本文构建的天顶反射模型可以准确地表达伪不变目标的天顶反射率, 波段预测误差基本都在3%之内; 考虑观测几何条件和吸收气体含量的参数化光谱匹配因子可以有效地预测MERSI的天顶反射率; 交叉定标结果的时间序列十分稳定且无明显趋势, 与伪不变目标的天顶辐射信号长期稳定且规律性变化的特点相一致, 与L1定标结果存在一个系统偏差。该方法充分考虑和解决了交叉定标研究中轨道漂移、观测几何条件和光谱响应差异带来的不确定性问题, 能够对卫星辐射性能进行有效的在轨监测和订正。