紅外高光譜圖像化學氣體檢測技術研究.pdf

1、氣體災害對人類和自然的危害日益加重,由于氣體的物化特性,常規(guī)的探測手段很難高效的實現氣體檢測的目的,紅外高光譜遙感探測手段能夠反映場景內的溫度信息和光譜信息,是災害氣體檢測最有效的手段之一,具有極高的軍事和民用價值。本文以研究氣體紅外高光譜數據的特點為出發(fā)點,以氣體的輻射成像模型為基礎,實現氣體紅外高光譜數據的建模與檢測,為構建災害氣體的監(jiān)測體系提供幫助和指導。為了實現這一目標,本文主要進行了以下三方面內容工作:
　　首先,本文闡

2、述了熱紅外輻射的四個基本定律,重點對這些定律進行分析,總結發(fā)現了紅外高光譜成像的部分規(guī)律和推論,并基于大氣成分對輻射傳輸的作用,分析了大氣在紅外輻射傳輸過程起到的輻射、散射和吸收作用,并研究分析了紅外輻射成像機理和高光譜成像機理。
　　然后,研究了氣體紅外高分辨率光譜成像建模與仿真技術。氣體區(qū)域與周圍環(huán)境的溫度差異,是氣體紅外檢測的基礎,而氣體對輻射能量的吸收作用是氣體光譜特征成像的根本。基于朗伯-比爾定律,本文研究了氣體對光譜輻

3、射傳輸的影響,同時分析了氣體目標場景的紅外光譜輻射傳輸模型,并基于此,構建氣體光譜庫,進行大氣環(huán)境仿真,并構建溫度分布模型,通過對紅外輻射基本定律的分析,最終完成了光譜范圍8μm-14μm的單一氣體和混合氣體的遠紅外高光譜仿真研究。
　　最后,分析研究了紅外高分辨率光譜圖像在氣體檢測方面的應用。基于紅外輻射的基本定律,通過氣體信號檢測模型進行分析,構建出單一氣體和混合氣體的線性檢測模型,利用匹配濾波器、自適應余弦一致性濾波器和自適