全天域大气偏振模式实时测量装置设计及实验研究的开题报告.docx

全天域大气偏振模式实时测量装置设计及实验研究的开题报告
一、选题背景及意义
全天域大气偏振（WholeSkyPolarimetry）是指记录所有天空区域内的大气光学偏振状态。通过分析全天域大气偏振可以获得关于天空物体的有用信息，如太阳、月亮、星云、星系等的表面物理特征和不同波段下的光学特性。在气象、环境和天体物理等领域中具有广泛的应用和研究价值。
目前，业界普遍采用偏振筛（PolarizingFilter）来实现全天域大气偏振的测量。偏振筛测量方式简单易行，然而，由于偏振筛量纲只有一个相对透光度，并不能完整记录一片天空中的所有光学偏振状态信息，不能满足科学研究和应用的需求。因此，如何设计一种全天域大气偏振模式实时测量装置，以收集和处理足够的场景信息，是一个非常有意义的研究问题。
二、主要的研究内容及方法
通过对已有的全天域大气偏振测量方法及设备的分析和总结，本文提出了一种新型的全天域大气偏振模式实时测量装置，并概述了主要的研究内容和方法，如下：
1.设计多通道偏振光学系统。多通道系统是一种基于光学仪器的全天域大气偏振测量方法，采用多个偏振器、滤波器和探测器组成的通道，可以测量出不同视场和波长区间的大气光学偏振状态。本文通过建模、仿真和实验，实现了一个双通道的偏振光学系统，可同时测量可见光和近红外光谱范围内的大气偏振。
2.采用数字图像处理技术。本文采用数字图像处理技术，以从多通道系统中获取的图像数据为基础，实现全天域大气偏振的实时测量和处理。具体地，采用图像分割、颜色空间转换、滤波等方法，提取图像中的偏振信息，并进行三维可视化呈现。
三、预期成果及应用价值
本文预期实现以下两个方面的成果：
1.成功设计、制造并测试出一个基于多通道偏振光学系统的全天域大气偏振模式实时测量装置。
2.开发出对图像进行分析和处理的程序，能够实时计算根据不同波长和方位计算出的大气偏振参数。
基于上述成果，可以构建出一个全天域大气偏振模式实时测量系统，该系统可以被广泛应用于天体物理学、气象学、遥感和空气光学等相关领域中。其中，为天体物理学提供了更为全面的观测手段；为气象学、遥感和空气光学等应用领域提供了更为准确和可靠的大气变量参数，有望为相关领域的科学研究提供更多可能性和突破性进展。