● 摘要
偏振是光的固有特性之一。任何存在于地球表面和大气中的物体，都会在与光的相互作用过程当中，产生其本身固有性质决定的偏振特性。这取决于物体的表面纹理、内部构造和光入射的角度差别。在地物反射光偏振成像探测技术中，将目标地物的偏振特征作为探测主要信息，可以在杂乱的背景中分辨目标，因此具有良好的应用前景。但在地物偏振遥感探测中，大气散射、吸收、反射均会对光波的传输构成影响，从而导致误差，大气偏振效应在很大程度上影响了偏振遥感图像的质量。从地物偏振遥感接收到的信号中定量反演地物偏振特性，需要解决两个关键技术——大气校正和地物特征信息反演。
本文针对地物偏振遥感中大气效应的校正方法进行了研究。首先研究了地物偏振遥感探测中进入探测器的光的组成，并在此基础上对不同的组成部分进行了建模：对于天空光偏振特性，利用RT3矢量辐射传输模型进行了建模；针对地物反射特性，利用微面元模型进行了地物偏振二向反射分布函数建模。进一步，根据二者之间的耦合关系，进行了天空光-地物耦合建模。其次，分析了太阳光经过大气、又经地物反射偏振态发生改变的传播过程，研究了去除地物探测中大气效应影响的方法，并确定了室外探测实验去除大气效应的方案以及反演地物表面均方根斜率的方法。在此基础上，确定实验方案，在不同的天气条件下，利用基于液晶可变相位延迟器（LCVR）的全偏振探测系统进行实际探测，利用比较测量法以及遮挡法有效去除大气效应影响，获得了地物的偏振二向反射分布函数的部分元素。经过对比证明，不同天气条件下的地物偏振反射特性是不变的，取决于地物固有参数。进一步，利用遗传算法反演得到地物目标表面的粗糙度参数，并与实测值做出比对，误差在6.7%范围内。最后，文章比较了考虑大气效应条件时以及利用阴影法去除大气效应之后反演得到的地物粗糙度参数，结果表明本文所采用的校正大气效应的方法提高了地物偏振探测的精度。