基于干涉成像技术的全偏振高光谱遥感测量理论及装置研究

偏振遥感和高光谱遥感的优势已成为国内外专家共识，但是对全Stokes 矢量的高光谱测量技术和模型尚未得到充分研究。所申请的项目主要目标是研究基于干涉成像技术的全Stokes 矢量中Q(λ)U(λ)V(λ)分量获取，研究内容包括建立反演模型与相关测量方案，探索全偏振参数与高光谱测量的内在关联。全偏振测量能为在高光谱遥感基础上增加一维信息，有助于解决同质异谱等问题。申请人拟在现有干涉成像遥感仪以及电光全偏振遥感仪的基础上进行全偏振多通道的高光谱遥感测量与建模研究，为研发下一代星载遥感仪器奠定理论基础及技术方案。同时，还将研究系统参数优化、干涉图像配准及偏振调制技术改进等问题。此项目研究的展开，能够大大增强现有遥感技术在地矿资源探测、大气分析、目标识别、农作物生长及病虫害预报、灾害气候变化及趋势分析乃至月球火星等地表探测等方面的优势，为遥感研究提供更准确、更精细的技术基础及解决范例。

偏振与光强、频率、相位是电磁波四大主要属性。偏振仪器快速发展，但和各类遥感仪器一样，其研究的目标就是为了建立与完善新型的遥感手段，获得更为精准的测量技术，开发可以应用与遥感测量的实用化仪器。本项目《基于干涉成像技术的全偏振高光谱遥感测量理论及装置研究》（项目批准号：61178065）在自然基金委的资助下，已经基本完成研究内容。即：(1)、获得并实现了全偏振高光谱反演模型在遥感测量过程中的数学描述以及软件代码硬件平台开发，实现了在现有的理论与技术基础上，获得Stokes全矢量图像的的高光谱测量方法及仪器样机，并获批国家专利一项；(2)、大气中性点对偏振遥感测量的扰动研究，获得了大气中性点与变化的偏振态之间的关系，并由此，确定了偏振遥感的测量方法； (3)、全偏振高光谱遥感测量技术优化问题研究：获得了全偏振调制测量方式对低相干干涉成像光谱系统调制度、光谱分辨率、信噪比、低相干系统光学参数等技术指标的影响及最优参数的获取方法，并将其应用在仪器的开发中；(4)、干涉图像配准技术研究：基于全偏振测量构架，研究了适用于低相干成像遥感测量中，双光路图像匹配的技术途径，并开发了相关的配准仪器，为今后的配准工作提供了技术平台； (5)、偏振调制技术改进：基于实验需求，进一步改善高速电光调制器的微细加工技术，提高了器件的偏振相位调制精度.总的来说，项目完成了以下两点：1、基于低相干干涉成像的技术，建立了全偏振高光谱遥感测量方法及相关模型；2、已经初步开发完成无人机机载模块，为进一步研发机载全偏振高光谱遥感仪，奠定理论基础及技术方案。