基于梯度引导偏振度估算的图像去雾

雾或霾天气下,大气粒子对光的散射作用造成光学图像细节弱化,严重影响了后续的图像分析与处理任务.现有去雾算法存在去雾后图像信息丢失、产生模糊、天空区域过增强等问题.本文从偏振视角与暗通道先验理论出发,提出了一种基于直接透射光梯度特征引导的目标偏振度估算算法,用于图像去雾.通过偏振图像获取场景与大气的偏振信息;再以暗通道先验算法估计的直接透射光强的梯度特征为引导,估算目标偏振度;将估算的目标偏振度转为大气光强,经过原理性约束与引导滤波,得到优化的大气光强,进一步求解去雾图像与优化的目标偏振度.定性实验表明:本文算法去雾后,图像具有良好的平滑度,且克服了现有去雾算法存在的可见性弱、去雾残留、天空区域过增强等问题;定量实验表明:本文算法既不会造成图像信息丢失,也不会产生过多的噪声或模糊.综合对比9种具有代表性的去雾算法,本文算法具有良好的细节恢复能力、图像熵提升能力以及色调还原能力.

基于偏振度优化与大气光校正的图像去雾

为提高偏振去雾算法对雾气场景的恢复能力,提出一种偏振度优化与大气光校正的偏振图像去雾算法。首先,依据雾气场景亮度分布,使用导向滤波将雾气图像分解为亮面残差和暗面残差;其次,扩大亮面残差对应的偏振度值,削减暗面残差对应的偏振度值以优化偏振度,该偏振度可将大气光图像模糊;最后,利用偏振度在亮面和暗面残差上的差异,对大气光强度进行校正,以使其随雾气的变化规律满足大气退化模型。实验结果表明:本文算法的去雾图像相较原雾气图像,对比度提高3.07倍、信息熵提高9.21%、标准差提高61.86%。且在不同浓度模拟雾气环境中,本文算法都有较为优异的SSIM、PSNR和CIEDE2000。相较于现有先进图像去雾算法,本文算法去雾效果明显,可以有效地复原雾气中场景的细节信息。

保偏光纤偏振度测试技术分析

文章主要讨论了高双折射保偏光纤偏振度的测试技术,提出测试过程中应注意的几点问题和解决方法。

油雾浓度对激光偏振度的影响

基于斯托克斯矢量,通过测量偏振度,研究不同入射偏振态的激光分别在不同浓度油雾介质中传输后偏振特性的变化情况.实验采用波长为671nm和532nm的水平、45°、-45°、90°的线偏振光,使它们分别入射到5种不同浓度的油雾介质中,计算四种偏振态偏振光的偏振度变化情况.结果表明,在相同油雾浓度下,对于不同波长的激光,波长越长,线偏振度越高,然而每种波长随浓度的变化趋势是一样的;在相同波长情况下,随着浓度的改变,水平与垂直线偏振光的偏振度变化较大,可达50%,135°与45°线偏振光的偏振度变化较小,约为20%.

光纤陀螺消偏结构与偏振度关系的研究

利用在光源出端加单段保偏光纤和在消偏器后端加Loyt消偏器,可以使进入光纤线圈的光的偏振度降到10-3数量级,降低了因外界因素对线圈中光偏振态的影响而产生的光纤陀螺偏振误差.并用琼斯矩阵计算的方法,分析了光路中四个胶合角与偏振度的关系及每个角度的取值范围.最后探讨了工艺上胶合角度测量与实现.

气溶胶散射光偏振度特性的理论研究

散射光偏振度在大气气溶胶、大气污染的遥感探测中有重要的应用价值。通过求解Mueller矩阵及偏振度,讨论了当激光器输出波长处于近红外波段806 nm时,散射介质的粒子数浓度对散射光偏振度的影响。给出了散射光的偏振度与散射介质的粒子数浓度之间的变化关系,为使用散射光偏振度研究大气遥感提供了新途径。

空间调制干涉光谱成像仪偏振度测试

在计算分析的基础上,采用极值搜索法,利用太阳模拟器(波长范围:250mm^2500mm),准直镜(焦距:120mm)和偏振片(消光比:1/500)对空间调制干涉光谱成像仪的偏振特性进行测试.结果表明:偏振片的消光比以及准直镜自身的偏振度是影响空间调制干涉光谱成像仪偏振度测量过程中不确定度的主要因素.

基于偏振度的偏振模色散补偿中检测信号对不同归零码型的响应研究

从理论上数值分析和比较了一阶和二阶偏振模色散对各种光调制码型(RZ、CSRZ、RZ-DPSK、CSRZ-DPSK)的偏振模色散的影响,结果表明:不同码型的偏振度大不相同,RZ码受偏振度影响最大,CSRZ-DPSK码受二阶偏振模色散的影响最小,在补偿系统中更适合缓解偏振模色散·

自然光照下偏振度图像的获取方法

用光电耦合器件(CCD)获取物体表面反射光的偏振信息,对其进行分析和计算,合成了反映物体表面状态的偏振度图像.在实验室条件下,得到了几组不同物体表面各像点的偏振度,并获得了合成的偏振度图像,结果表明:在普通图像中灰度值之比约为1的两种物体,在偏振度图像中灰度值之比接近2.利用该偏振度图像可以区分普通图像难以区分的不同物体,可应用于军事目标识别与遥感目标识别领域.

超辐射发光二极管偏振度对光纤陀螺性能的影响

如何降低光纤陀螺偏振噪声,提高其零偏稳定性在陀螺性能评估和系统结构调整中有着重要的意义。以分析超辐射发光二极管(SLD)偏振度对光纤陀螺性能影响为研究目的,从矩阵光学的琼斯矩阵理论出发,分析Lyot型消偏器的结构参数对光源SLD消偏的影响,完成了对Lyot消偏器结构参数的建模工作,同时提出其最佳结构参数的存在,并进行了计算机仿真和试验验证。首次在Lyot型消偏器的结构参数与光纤陀螺性能之间建立联系,用实验方法验证了之前所给出的结论。研究结果表明:利用光纤消偏器减小光源出射光的偏振度有助于降低光纤陀螺偏振噪声,提高其零偏稳定性。

光源偏振度对光纤陀螺零漂影响的研究

以Y波导集成光学调制器保偏型干涉式光纤陀螺作为研究对象，根据各光学元器件的参数建立了各器件的琼斯矩阵以及光路传输模型，存此基础上进行了光路偏振误差的理论分析。通过推导，得到了保偏型干涉式光纤陀螺的偏振误差表达式，并首次分析了光源偏振度对光纤陀螺零漂的影响。借助光源尾纤输出的光谱，对由0％～3％之间呈线性变化的偏振度以及对经实验测试的光源偏振度的实际值引起的偏振模式耦合误差的零漂值进行了仿真计算。结果表明，当光路中其它参数不变时，由光源偏振度变化引起的零漂值为0．001°／h，满足了高精度光纤陀螺的精度要求。

近水平观测条件下大气背景光偏振度的计算模型

在光电成像领域,偏振滤波抑制大气背景光是提高成像质量的重要技术途径,其前提条件是分析和计算近水平观测条件下大气背景光偏振度。经典的Rayleigh散射理论和Wilkie天空光偏振模型在近水平观测条件下计算大气背景光偏振度存在较大误差。通过改进Wilkie模型,给出以观测地的经纬度、观测日期和时间、观测方向及大气能见度为输入的近水平观测条件下大气背景光偏振度的计算模型。实验表明:该模型在近水平观测条件下取得比Rayleigh散射理论和Wilkie天空光偏振模型更精确的大气背景光偏振度计算结果。此外,分析了偏振片消光比对大气背景光偏振度测量误差的影响。

偏振遥感测量中土壤偏振度随太阳高度角的变化规律初探

偏振是光的一种基本性质。不同地物或同一地物不同状态产生不同的偏振态,且与波长密切相关,因此探测目标地物偏振信息正成为遥感目标识别的新手段。推导了当光倾斜入射到土壤表面时偏振度与太阳高度角之间的函数关系,总结出其中的变化规律。太阳高度角是影响辐照度的主要因素,研究土壤偏振度随太阳高度角的变化规律,可以为土壤偏振遥感解译提供重要参数,对地物的精确识别和反演有重要的现实意义。

偏振遥感中水面溢油偏振度随太阳天顶角的变化规律研究

水面溢油是最常见的水体污染源之一,在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,将表现与它们自身性质有关的偏振特性。因此,对水面溢油的多角度偏振信息探测成为水体定量遥感的一种新手段本文从理论上证明了光倾斜入射到溢油表面时,其反射光存在偏振现象,并进一步推导了偏振度与太阳天顶角之间的函数关系,总结出其中的变化规律。太阳天顶角是影响辐照度的主要因素,研究偏振度随太阳天顶角的变化规律,可以为偏振遥感解译提供重要参数,对溢油的精确识别和反演有重要的现实意义。

透射光偏振度与散射次数关系的研究

偏振态与散射次数的关系对于提取深入组织内部的后向散射光有很重要的价值.本文分析了透射光的偏振度与光在介质中的散射次数的关系,给出了偏振光完全失去偏振态所需的散射次数,并用直接散射的实验方法进行了验证,得出当散射次数为14次时偏振光将失去其偏振特性的结论.

抛光花岗岩的二向反射比与偏振度的波谱关系

传统遥感定义"双向反射率分布函数"(BRDF)的概念,用以表达目标物空间反射的多角度分布特征,但其测量多偏重于单波长的微波及激光。偏振伴随多角度探测而生,蕴涵了目标物的自身特性。该文就城市常见地物——抛光的花岗岩,分别测量了其在350～2 500nm范围内的二向反射比和偏振度的波谱,分析并比较了两者波谱随探测角度的变化规律,并从定义上分析了两者的波谱关系,发现其随探测天顶角及方位角的变化规律一致,而且二向反射比和偏振度的波谱在一定程度上呈反比关系。

基于可调偏振度源验证偏振光谱强度调制系统

研制了一种结构简单、稳定性好的可见光波段可调偏振度光源,用来验证偏振光谱强度调制(PSIM)实验系统设计的正确性。该光源内部安装有两块K9玻璃组成的玻璃片堆,通过改变玻璃片堆的倾角来调整输出的部分偏振光的偏振度。理论推导了二者的关系,得到了可调偏振度源输出光的偏振度计算方法。根据PSIM系统的实现原理,搭建了验证PSIM性能的实验装置,对可调偏振度源输出的不同偏振度谱进行了测量。实验结果表明:在PSIM实验装置的有效工作波段范围内,可调偏振度源输出光的理论偏振度值与PSIM实验装置测得结果的误差在1%以内,验证了可调偏振度源及PSIM实验装置设计的正确性。该装置有望成为标准偏振光源,用于偏振光谱测量装置的精确标定。

光源光功率和偏振度对闭环光纤陀螺的影响

在建立闭环光纤陀螺光路数学模型的基础上,结合检测电路的闭环算法,分析了光源光功率、偏振度对闭环光纤陀螺的影响,推导出闭环光纤陀螺固有的标度因数误差,并进行了计算机仿真和实验验证,结果表明在实际闭环光纤陀螺中电路增益已经足够大使得光功率波动对其没有影响;通过减小和稳定光源出射光的偏振度有利于降低陀螺噪声,提高零偏长期稳定性和减小闭环光纤陀螺固有标度因数误差。

部分偏振光经界面反射时的偏振度分析

定量计算了轴外点光源发出的部分偏振光束经界面反射后反射光偏振度与空间坐标及点光源坐标间关系，定量计算了特定参数的入射部分偏振光束经界面反射后的偏振度分布，给出了偏振度变化的数量级。计算表明一定偏振度的入射部分偏振光束经界面反射后，反射光束偏振度由于界面反射在反射光束截面上将产生一定分布。偏振度的变化不仅与光线入射角有关。

自然背景中伪装网的散射偏振度与成像研究

偏振遥感以目标散射光或辐射光的偏振特性作为识别信息,具有常规强度遥感所不具备的优点。为了研究伪装网的偏振伪装效果,在不同条件下对伪装网的散射偏振度和成像特征进行了测试。结果表明,伪装网的表面偏振散射特征受光照条件、探测条件和材料本身特性的影响,其散射光的偏振度与入射角度成正比,与表面反射率成反比。相对于草地背景,伪装网的偏振度较大,可以在偏振度图像中被清晰地识别出来,能够有效对抗多光谱遥感等传统侦察手段的伪装网在偏振遥感侦察下失去了伪装效果。偏振遥感对伪装技术提出了新的挑战。