[发明专利]基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法及装置，所述方法包括：将涡旋光束照射到叶片上，基于所述叶片对应的PROSPECT单层叶片模型，建立叶片对涡旋光束的反射和透射模型；基于所述叶片对涡旋光束的反射和透射模型，计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，并计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布；基于所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，以及所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布，提取叶片各生化组分的含量。本发明实施例将涡旋光束应用到叶片生化组分的定量遥感探测中，可显著提高叶片生化组分遥感的定量化水平。

技术领域

本发明涉及叶片生化组分遥感定量技术领域，更具体地，涉及一种基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法及装置。

背景技术

遥感技术是研究全球和区域尺度的植被生态系统功能必不可缺的技术手段，它为获得叶片尺度的生化组分含量提供了一个便捷有效的工具。基于遥感的植被生态系统探测对精度要求越来越高，如何提高叶片生化组分遥感的定量化水平一直是植被遥感中不断探索的研究课题。

为了提高叶片生化组分遥感的定量化水平，除了在参量提取过程中尽可能地充分利用一切先验知识、发展新的信息处理方法外，还需要进一步深入挖掘光束中所携带的物理量信息，目前光束中涉及的物理参量主要有光束的光强和偏振态等，但是基于光束的光强和偏振态无法有效提高叶片生化组分遥感的定量化水平。

涡旋光束是近年来国际上研究的热点领域之一，它具有普通光束所没有的独特性质，其中尤为重要的一点就是每个光子具有确定的轨道角动量。这一轨道角动量特性使得涡旋光束在许多领域存在重要的潜在应用价值，因此，自1992年Allen确认这一特性后，涡旋光束便迅速引起国内外学者的大量关注和研究，在量子信息编码、空间信息传输与通信、遥感成像、光学微操纵、生物医学等领域得到了广泛且重要的应用。

目前还没有基于涡旋光束来提高叶片生化组分遥感的定量化水平的相关研究。

发明内容

为了提高叶片生化组分遥感的定量化水平，本发明实施例提供一种基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法，包括：

将涡旋光束照射到叶片上，基于所述叶片对应的PROSPECT单层叶片模型，建立叶片对涡旋光束的反射和透射模型；

基于所述叶片对涡旋光束的反射和透射模型，计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，并计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布；

基于所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，以及所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布，提取叶片各生化组分的含量。

第二方面，本发明实施例提供一种基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感装置，包括：

模型建立模块，用于将涡旋光束照射到叶片上，基于所述叶片对应的PROSPECT单层叶片模型，建立叶片对涡旋光束的反射和透射模型；

光强和轨道角动量获取模块，用于基于所述叶片对涡旋光束的反射和透射模型，计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，并计算反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布；

叶片生化组分提取模块，用于基于所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的光强分布，以及所述反射涡旋光束和透射涡旋光束所对应的轨道角动量分布，提取叶片各生化组分的含量。

本发明实施例提供的基于涡旋光束的叶片生化组分参数定量遥感方法及装置，将涡旋光束应用到叶片生化组分的定量遥感探测中，建立适合描述涡旋光束作用于叶片上的反射、透射模型，并提供新的叶片生化组分提取方法，可显著提高叶片生化组分遥感的定量化水平。

附图说明