PDF《基于最大熵估计 Alpha 谱缩放与平移量的温度与发射率分离算法》

基于最大熵估计Alpha 谱缩放与平移量的温度与发射率分离算法 刘俊池 李洪文 王建立 刘欣悦 马鑫雪 A temperature and emissivity separation algorithm based on maximum entropy estimation of alpha spectrum'

s scaling and translation Liu Jun-Chi Li Hong-Wen Wang Jian-Li Liu Xin-Yue Ma Xin-Xue 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 64,

175205 (2015) DOI: 10.

7498/aps.64.175205 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.175205 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2015/V64/I17 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 先进微波成像诊断技术中高通滤波板的优化设计 Optimization design of dichroic plate for the advanced technology in microwave imaging diagnostic 物理学报.2015, 64(16):

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205201 http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.205201 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 64, No.

17 (2015)

175205 基于最大熵估计Alpha谱缩放与平移量的温度与 发射率分离算法? 刘俊池1)2) 李洪文1)? 王建立1) 刘欣悦1) 马鑫雪1) 1)(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033) 2)(中国科学院大学, 北京 100049) (

2015 年3月6日收到;

2015 年4月17 日收到修改稿 ) 在热红外波段, 为了使温度与发射率分离过程不依赖数据库提供的经验信息, 并且实现更高的反演精度 和更快的计算速度, 研究了一种新的温度与发射率分离算法. 首先, 在维恩近似原理的基础上, 求解了 Alpha 谱分布, 并利用 Alpha 谱描述光谱发射率的形状信息. 其次, 改进了最大熵温度与发射率分离算法: 应用最大 熵估计模型对 Alpha 谱缩放与平移量进行估计, 减少了待估计参数的数量, 大幅简化了求解过程. 最后, 进行 了算法的数值仿真实验: 求解了典型地物目标的温度与光谱发射率, 并且分析了算法对系统噪声的鲁棒性. 仿真数据表明: 发射率估计的最大 RMSE 为0.017, 温度估计的最大绝对误差的绝对值为 0.62 K;

对系统添加 测量信噪比为

11 的高斯白噪声, 发射率估计的相对 RMSE 为2.67%, 温度估计的相对误差为 1.26%. 结果表 明: 本文所述算法求解精度高, 计算速度快, 具备良好的鲁棒性. 关键词: 温度, 发射率, Alpha谱, 最大熵 PACS: 52.70.KZ, 02.60.Cb, 42.30.Va, 61.80.Ba DOI: 10.7498/aps.64.175205

1 引言在热红外波段, 测量目标温度的方法主要有: 单波段测温法、 双波段比色测温法以及多波段测温 法[1?3] . 其中, 单波段测温法测量目标的亮度温度, 双波段比色测温法测量目标的比色温度, 在数学 的定义上, 两者皆非目标的真实温度. 在多波段测 温法中, 对应 m 个观测波段, 有m+1个未知参数 (温度与光谱发射率) 需要求解, 这在数学上属于病 态(ill-posed) 问题. 因此, 需要利用恰当的数学方 法, 将目标的温度与光谱发射率进行分离, 这样的 方法被称为温度与发射率分离法(temperature and emissivity separation method, TES 方法). 由此计 算获得的温度数值, 在数学的定义上, 是目标的真 实温度. 目前, TES 方法被广泛地应用于地面遥感 测量中. 上世纪