在轨辐射定标是极轨气象卫星光谱成像仪定标的重要组成部分，是实现高定量化遥感的重要技术手段。星上定标器以太阳作为长期稳定的参考光源，以定标器漫透射板作为基准传递媒介，漫透射板的标定精度直接决定了星上定标精度。根据风云三号E星轨道特点和光谱成像仪工作模式，星上定标器采用了漫透射板这一特殊形式。针对星上定标器的高精度性能测试技术开展研究，提出了一种基于标准光谱仪的外场漫透射板标定方法，以解决漫透射板双向透射分布函数（BTDF）所需的大口径、高亮度均匀测试光源以及高精度自动控制覆盖测试角度矩阵等标定难题。所提方法以外场太阳作为参考光源，标准光谱仪作溯源传递，秒级高精度自动跟踪转台作角度变换，获得漫透射板的BTDF。结果表明，该方法能获得准确的漫透射板BTDF，标定精度优于2.5%，满足星上定标器的在轨定标精度要求。仪器在轨测试阶段的星上定标系数与同类载荷交叉定标的偏差优于2%。

我国马铃薯采后储运销售过程中黑心病发病率较高, 内部品质也参差不齐, 检测分选技术滞后, 严重制约了马铃薯主食化产业发展进程。 马铃薯黑心病及淀粉含量等内部品质的同时在线无损检测, 对推进我国马铃薯主食化战略具有重要意义。 基于可见/近红外漫透射光谱原理, 利用实验室自行搭建的无损在线检测系统(检测速度约为每秒4个), 以马铃薯黑心病和淀粉含量为内部品质检测指标, 进行了黑心病和淀粉含量同时在线无损检测研究。 先将121个健康马铃薯和116个黑心马铃薯600～1 000 nm波段范围的原始光谱分别进行了平均处理, 发现600～900 nm波段内黑心马铃薯样品的吸光度数值明显高于健康马铃薯样品, 而且黑心组织影响健康马铃薯在663 nm附近叶绿素的特征吸收峰和760 nm附近水的特征吸收峰, 强度明显高于黑心马铃薯。 基于健康马铃薯和黑心马铃薯原始光谱建立了马铃薯黑心病偏最小二乘判别模型(PLS-DA)。 同时对121个健康马铃薯光谱分别采用SG卷积平滑(SG-Smoothing)、 标准正态变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)、 一阶导数(FD)、 SG平滑结合一阶导数(SG+FD)等不同预处理方法, 并结合竞争性自适应加权重采样CARS算法筛选特征波长后, 建立了淀粉含量(SC)偏最小二乘(PLS)定量预测模型。 结果表明: 黑心马铃薯偏最小二乘定性判别模型校正集和验证集判别正确率分别为97.74%和98.33%, 总判别正确率97.89%; 原始光谱经SG平滑加一阶导数预处理, 再结合CARS算法筛选特征波长建的马铃薯淀粉含量偏最小二乘定量预测模型结果最优, 其校正集和预测集相关系数分别为0.928和0.908, 均方根误差分别为0.556%和0.633%。 最后, 将所建模型植入在线检测系统, 利用50个未参与建模的样品进行了外部验证。 马铃薯黑心病的判别正确率为96%, 淀粉预测值与标准理化值相关系数为0.893, 均方根误差为: 0.713%。 说明基于马铃薯漫透射光谱可以实现马铃薯黑心病及其他内部品质同时在线无损检测, 为马铃薯采后品质检测分选以至推进马铃薯主食化产业发展提供了一定技术参考。

基于可见/近红外漫透射光谱技术,探讨了对不同产地石榴的品质进行快速无损检测的可行性。首先,利用能够有效抑制杂散光影响的动态在线检测装置采集石榴的近红外光谱,测试石榴糖度的真值;然后结合主成分分析法对不同产地的石榴进行聚类分析,大致将样品分为两类;最后建立不同产地石榴的偏最小二乘判别分析模型,模型的判别准确率为97%以上。采用多种预处理方法(S-G平滑、归一化、基线校正、MSC等)建立了两类石榴的单一模型,结果表明:基线校正的效果明显优于其他方法,所建立的四川石榴模型的预测集相关系数Rp为0.82,预测集均方根误差(RMSEP)为0.37,建模集相关系数Rc为0.90,建模集均方根误差(RMSEC)为0.31;云南石榴模型的Rp为0.81,RMSEP为0.33,Rc为0.87,RMSEC为0.27。在后期采用未参与建模的样品的分选验证实验中,两个产地石榴的判别率为95%,糖度的分选准确率可达92.5%。结果表明,近红外光谱在石榴产地的判别和糖度的分选上具有重要意义,可为以后的石榴在线分选研究提供依据。

可溶性固形物和碰伤是影响番茄品质的两个主要因素。 研究的目的是探索可见近红外漫透射光谱同时在线检测番茄碰伤和可溶性固形物的可行性。 在单通道送果速度5个每秒条件下, 采集番茄近红外漫透射光谱。 对比分析碰伤与正常番茄样品的近红外漫透射光谱特性, 结果表明, 碰伤与正常番茄样品的近红外漫透射光谱在光强上存在明显差异, 碰伤果光强要强于正常果, 其原因可能是碰伤后果肉变软, 透光性变强; 在650和675 nm处碰伤果比正常果要多两个吸收峰, 可能是碰伤后, 番茄表皮颜色发生变化所致。 选取贡献率占比最多的前三个主成数, 对正常果与碰伤果近红外漫透射光谱主成分定性分析, 正常果与碰伤果不能有效聚类, 故近红外漫透射光谱主成分定性分析效果不明显, 需选择建立高维近红外漫透射光谱定性判别模型。 故建立了碰伤番茄样品的近红外漫透射光谱偏最小二乘定性判别模型, 误判率为0%, 能正确判别碰伤果, 故选用碰伤番茄样品的近红外漫透射光谱偏最小二乘定性判别模型作为番茄碰伤果在线剔除分选模型。 通过对未参与建模的样品进行验证, 能正确识别出碰伤果。 经近红外漫透射光谱偏最小二乘定性判别模型剔除碰伤果后, 按照可溶性固形物指标进行分级。 分别使用全部波段和606～850 nm的波段进行建模预处理, 且对全部波段和606～850 nm波段光谱进行2阶导数预处理, 前后平滑设为9, 利用连续投影算法与遗传算法优选可溶性固形物的光谱建模变量, 对比发现, 利用未经算法筛选过的606～850 nm波段光谱变量进行建模, 效果最好, 建立了可溶性固形物在线检测模型, 预测集均方根误差为0.43 Brix°。 采用未参与建模的样品进行碰伤和可溶性固形物同时在线检测验证, 碰伤样品的分选准确率达96%, 可溶性固形物样品的分选准确率达91%。 表明: 番茄碰伤和可溶性固形物近红外漫透射光谱同时在线检测是可行的。

为了证实以近红外漫透射光谱技术结合化学计量学方法能有效实现西红柿成熟度的检测, 采用美国海洋光学公司的QE65000光谱仪取得了西红柿的漫透射光谱数据, 采用日本柯尼卡美能达CR-10反射式色差计取得了亮度、红绿色相、黄蓝色相和总色差颜色数据;通过标准数学建模方法建立了颜色模型, 并通过偏最小二乘回归校正算法建立了近红外光谱模型。结果表明, 两组模型都是以红绿色相指标建模时效果最佳, 在99个未知样品数据中, 预测模型的颜色模型误判情况分别为未成熟0%、半成熟33.33%、成熟0%; 而近红外预测模型的误判情况分别为未成熟32.14%、半成熟50%、成熟0%。该研究验证了近红外光谱技术对西红柿成熟度进行无损检测的可行性, 这对实现西红柿的快速、批量分选具有一定的实际意义。

为提高仪器整机性能及遥感数据反演质量,分析了仪器光学系统膜系对偏振的影响,利用氙灯、准直系统、布儒斯特起偏器和紫外光谱仪构建了一套偏振响应测试系统,测量了仪器在200~320 nm紫外波段范围内的P光与S光的偏振响应。测试结果表明,仪器在P偏振光与S偏振光照射下呈现出不同的偏振响应,偏振态由S变化到P,紫外光谱仪响应峰值波长位置由290 nm变化到275 nm,双片漫透射板相比单片漫透射板,紫外光谱仪能量减少40%~75%;增加单片与双片漫透射板后,紫外光谱仪的偏振响应值均在265 nm波长处达到最大,其中双片漫透射板使紫外光谱仪偏振响应更接近单位值1,缩小了不同偏振态光的偏振响应差异,更适用于同步辐射光源定标需求。

鸭梨黑心病是鸭梨的主要生理病害, 直接影响鸭梨的出口创汇; 准确快速鉴别鸭梨黑心病对于梨的出口业具有重要现实意义。 探讨可见/近红外漫透射光谱在线检测鸭梨黑心病的可行性, 选取80个正常鸭梨和70个黑心鸭梨作为建模集, 建模集被分为校正集和预测集以求获得最优模型。 未参与建模的30个正常梨和20个黑心梨作为预测集, 用于评价模型的预测能力。 鸭梨的可见/近红外漫透射光谱, 在5个/秒的速度下采集。 建模集能量谱经标准正交变换(SNV)和多元散射校正(MSC)处理后, 分别建立健康梨和黑心梨的偏最小二乘判别模型(DPLS)、 峰面积判别模型(DPA)、 主成分判别模型(DPCA)。 用建模集模型判别预测集鸭梨, 经比较, DPLS模型的判别准确率最高, 黑心梨正确识别率达到100%。 实验结果表明: 可见/近红外漫透射光谱结合DPLS判别方法, 可以实现黑心鸭梨的在线检测。 相比传统的人工破损方法, 在线检测可为梨出口贸易提供技术支撑和科学参考依据。