第 1 章 绪论
1.1 引言
枣是新疆南疆种植的重要干果，2018 新疆红枣年产量超过 3.47×106t，位列各省首位，属于主导农产品。在随着红枣产业与智慧农业同时发展的过程中，使用高新技术对红枣质量进行采集预评估的需求日益增大。
近年来由于传统的计量方法，要耗费的大量人力、物力和财力且不利于技术推广。使用声、光、电和磁等现代化手段对植物的营养无损监测已经达到了很高的精度与效率。无损检测具有自动、快速、精度高、非破坏性的特点，使用无损检测技术对农产品进行检测，可以快速准确的完成农户收购和加工企业所需要的产品信息。随着科技进步，高光谱技术在国民经济和生产生活中得到广泛应用。高光谱偏振检测技术具有快速、便捷、简单、较精确、非破坏性的特点，在探测地物方面有很高的利用价值。
..........................
1.2 国内外发展现状
1.2.1 仪器平台发展
20 世纪 70 年代，美、英、法等国已经开始对目标的二向性反射测量开展研究工作。1977 年美国先后发射旅行者(Voyagers) 1 号与 2 号，通过机载遥感平台获得地球的偏振测量数据，测量数据显示陆地主要是左旋圆偏振光[1]。
1994 年由苏黎世大学遥感试验室构建的(FIGOS)户外测量系统，该系统可在 2 米半径 2π空间、由 GER-3700 光谱辐射计获取 BRF 数据，波段范围(400nm~2500nm)[2]。
1996 年由法国国家航天局(CNES)开发的 POLDER，搭载在日本航天局(NASDA)发射的 ADEOS 卫星上。POLDER 用于测量地球大气系统反射的太阳辐射在可见光和近红外光谱下的偏振和方向性[3]。
2003 年 Painter 等[4]开发了自动测角仪(ASG),应用该仪器对雪的覆盖面积、粒度、反射率、和雪水的当量进行输入和验证测量。
1998 年金锡峰等[6]研发了漫反射三维空间光分布测量装置。该装置有转盘、探测架、光源架、开关、探测器、光源等组成。转盘可以 360°电动旋转、光源可在 0°~70°之间设置同时可以手动调节角度。同时该装置可以与电脑连接进行数据采集。实现对不同波段样品在 2π空间光分布的透过与反射测量。
2012 年司孝龙等[7]发明了一种野外双向反射分布函数自动测量装置，该装置由室外光线进行照明，采用六轴机械手搭载野外光谱辐射计进行辐射数据采集。该装置可实现定点与非定点数据采集。
国内的偏振成像仪器已经由室内测量过度到室外环境下。在偏振遥感技术的不断研究与发展过程中，定量化遥感将成为一个重要研究方向。随着仪器性能的不断提升将会为未来定量监测打下坚实基础。
...........................
第 2 章 红枣偏振二向性测量研究
2.1 二向反射分布函数
二向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)表示一个基本的光学特性。其物理意义为：来自方向地表辐射照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值[31]，公式如下：
...............................
2.2 偏振原理
偏振是光的三大特性之一。穿过大气的阳光照射到地物，被反射、折射、或者散射的光具有一定的偏振特性。主要表现是在垂直于光线的表面上，光在所有的方向上不均匀地分布，并且会发生偏振。地表或大气中的目标，在投影、反射和散射期间，表面或大气中的目标可能由于它们自身的差异而产生不同的偏振效应，根据这些光的偏振特性，不仅可以进一步获得光介质的表面特性，还可以获取物体的内部结构。
在入射光为非偏振光的情况下，经过地面物体反射后，反射光具有偏振现象，自然光、部分偏振光、线性偏振光和椭圆偏振光 5 种偏振态。传感器接受的光通常是这 5种偏振态光中的一种或者多种的混合。
.............................
第 3 章 室内高光谱红枣数据采集处理与建模.....................................15
3.2 试验仪器、测量方法与步骤................................15
第 4 章 户外高光谱偏振数据采集与分析............................ 28
4.1 试验数据测量过程......................................28
4.2 成像偏振探测原理.............................29
第 5 章 高光谱数据库与波谱分析..............................37
5.1 光谱库的建立................................... 37
5.1.1 光谱预处理.......................... 37
5.1.2 光谱库的建立..........................................37
第 5 章 高光谱数据库与波谱分析
5.1 光谱库的建立
5.1.1 光谱预处理
..........................
第 6 章 总结与展望
6.1 总结
（1）通过偏振二向性反射测量系统，测量红枣与叶片在方位角（0°-360°）、光源高度角（30°、40°、50°、60°）与探测器高度角（0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°）偏振度（0°、90°）的反射率。在方位角 0°-100°与 100°-240°时反射率值变化较小这两区间红枣与叶表现出朗伯体特征，在 150°方位角（热点地区）红枣与叶片反射比最大。
(2) 在试验室内利用高光谱分选仪采集 120 颗红枣光谱数据，通过高对高光谱进行预处理、提取感兴趣区域、采用烘干减质量法的到红枣含水率。使用 TQ 对提取到的数据进行建模。使用偏最小二乘法经过 MSC 与一阶导数平滑后可得最优解。可知 R 为0.92816，
SEC 为 0.248，SEP 为 0.482.主因子数为 10.
(3) 利用高光谱检测系统的偏振功能，测量户外布同角度高光谱数据，同时使用Stokes 参数表达式，运算得到 S0、S1、S2 与线偏振度 DoLP 与偏振相角 Orient 图像。在 DoLP 图像上可以看出红枣与支架轮廓明显。Orient 图像上杂散光严重。通过建立五次多项式模型，得到模型高误差与最低误差分别为 11.17785 与 3.9971 。
(4) 使用 ENVI 高光谱波谱库管理工具建立红枣背景光谱库与目标偏振光谱库。应用波普分析工具，在目标偏振光谱建立中使用波普分析对随机波普进行了分析，在分析结果中可以看到得分分别为 0.852、0.824、0.924、0.943。可知波谱库适合对波谱进行分类与预测识别。
参考文献(略)