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。

介绍一种通过设计相机成像系统来消除大气低频扰动的方法。精密光测工程通常在室外进行,很难避免因大气扰动造成的系统误差。大气扰动可以分为高频扰动和低频扰动两部分,高频扰动部分可以通过滤波消扰等图像处理方法消除。通过搭建相机对视成像系统的约束条件来消除由大气低频扰动引起的光测误差。在高速相机系统成像消扰实验中,利用镜面反射成像完成对视成像系统的标定。对比实验组和对照组的结果发现,测量误差从2.99%缩小至0.35%。结果表明相机成像系统对于大气扰动中的低频扰动消除具有良好的校正效果。

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。

针对强反射金属表面物体的三维形貌测量问题, 在传统光照度BRDF模型的基础上, 详细研究了适合金属表面的Cook-Torrance反射模型, 并结合菲涅尔公式对金属表面相变特性进行了分析。以常见几种金属可见光范围内的复折射率为例, 对模型进行数值仿真, 得出常见金属在不同波长下的镜面反射率和相移特性曲线, 为金属表面物体的三维形貌测量等应用提供理论基础和方法指导。

采用傅里叶变换红外光谱仪KBr粉末压片法和原物镜面反射法对 8件文石样品进行测试,对比了两种方法的差异.深入探讨文石晶体在不同方向上红外镜面反射光谱的变化,发现文石的红外镜面反射光谱具有显著的各向异性:在垂直、平行和斜交于文石 c轴的面上[CO3]2－产生的 v3振动反射峰宽化易出现变形和位移现象;v2振动反射峰峰位和相对强度发生明显的规律性变化.由此,认为红外镜面反射光谱可用于文石晶体取向的研究.在此基础上,对 5件养殖珍珠表面和剖面进行测试对比.结果显示,从养殖珍珠表面获得的红外镜面反射谱与文石垂直于 c轴的底面所得相同;养殖珍珠剖面上测得的红外镜面反射谱与文石平行/斜交于 c轴的面所得谱类似,于是推断养殖珍珠中文石晶体是以c轴指向球心的方式排列的.

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。