基于多光谱辐射测量的物体光谱发射率算法研究

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4、策分析理论与应用论文类型：应用研究申请学位：工程硕士指导教师姓名：席剑辉袁维波指导教师职称：副教授高级工程师指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2016年01月11日论文答辩日期：2016年03月12日沈阳航空航天大学2016年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SDEGREEALGORITHMRESEARCHOFOBJECTSPECTRALEMISSIVITYBASEDONTHEMULTISPECTRALRADIATIONMEASUREMENTcandidate:ZhenfangXusupervisor:JianhuiXi

5、WeiboYuanSpecialty:ControlEngineeringDate:March2016沈阳航空航天大学硕士学位论文摘要光谱发射率是研究物体红外辐射特性的一个重要参数，能够比较全面的反映物体的红外辐射规律，因此在工业生产、军事国防、航空航天等领域都具有重要的作用。本文主要利用先进的傅里叶变换红外光谱辐射计测量系统，对目标辐射源的光谱辐射亮度进行测量；结合红外传输理论，通过背景、参考黑体、目标源测量数据的比较和分析，研究目标源光谱辐射亮度的建模方法，得到测量波段内完整的亮度谱特性；进而计算光谱发射率。本文研究的主要内容包括：发射率测量方案设计。结合红外理论，采用能量法通过比较

6、目标与同温度同背景参考黑体的辐射亮度计算目标光谱发射率。同时考虑光谱辐射计对环境辐射的响应及设备内部辐射的影响，采用双温校准法对辐射计的响应函数和环境等杂散辐射进行标定，完成对目标亮度实验数据的预处理。基于最小二乘的红外光谱辐射亮度估计及光谱发射率计算。结合红外传输大气窗口等知识，剔除无效的光谱辐射亮度数据，选取大气窗口下影响较小的光谱辐射亮度数据作样本；假定光谱辐射亮度与波长存在高阶多项式关系，利用最小二乘算法对3μm~14μm波段的光谱辐射亮度数据进行建模，根据能量比较法，进而计算光谱发射率。基于RBF网络的红外光谱辐射亮度估计及光谱发射率计算。选用波长作为RBF神经网络的输入，对应

7、辐射亮度作为输出，对光谱辐射亮度进行建模。同上计算3μm~14μm波段目标的光谱发射率。实验结果表明，两种建模方法都能够反映光谱辐射亮度与波长的关系，与理论发射率比较，RBF建模方法的计算精度要优于最小二乘法，提高了光谱发射率的测量精度。关键字：辐射亮度；光谱发射率；最小二乘；RBF网络I沈阳航空航天大学硕士学位论文AbstractSpectralemissivityisanimportantparametertostudythei