基于最小互信息的自适应偏振差分成像方法

偏振信息解析是偏振成像探测涉及的一个重要课题。针对传统的偏振差分成像方法存在的不足,从信息论的角度出发,提出了一种基于最小互信息的自适应偏振差分成像方法。首先,利用偏振信息解析得到的斯托克斯参量图像,计算得到偏振片透光轴与所选参考坐标轴的成任意夹角的出射光强度图像;然后,以归一化互信息为评价指标,寻找具有最大不相关的两幅出射光强度图像;最后,根据找到的两幅图像的差分结果进行成像。实验结果表明,提出的方法不仅具有更好的抑制背景、突出目标细节特征的能力,而且得到的图像质量更高,从而验证了该方法的可行性和有效性。

浑浊介质中偏振差分成像技术发展及展望(特邀)

在浑浊介质中进行光学成像时,由于受介质吸收与散射影响,目标信号被淹没在背景噪声中,导致图像的清晰度严重下降。利用光的偏振信息可显著提升浑浊介质中目标的探测能力,其中偏振差分作为代表性偏振成像技术,充分挖掘介质光与场景光的偏振特性差异对背向散射噪声实现偏振共模抑制。由于其系统结构简单、可移植性好、适用领域广泛、凸显边缘等优势备受关注。该技术不仅可以作为物理光学成像方法对水下浑浊环境、生物组织、大气雾霾散射环境中目标进行高对比度成像,还可作为光学传感器件抑制杂散光的有效手段,从提出至今已积累了大量优秀的研究成果,从偏振差分成像技术的基本原理出发,根据成像应用场景的不同从两方面介绍了该技术一系列最新的研究进展,并对偏振差分成像未来可能的发展方向进行了展望,期望为该领域的后续研究提供指引。

静态光谱偏振差分成像技术研究

提出了一种基于液晶可调谐滤光片(liquid crystal tunable filter,LCTF)和液晶可调谐相位延迟器(liquid crystal variable retardation,LCVR)的静态光谱偏振差分成像技术。采用液晶可调谐相位延迟器实现不同波长成像光束的偏振方向旋转,采用液晶可调谐滤光片实现波长选择和检偏,通过程序控制实现透过波长及其两个正交线偏振态的设定,面阵光电探测器完成两个正交线偏振态图像采集,再经过图像处理获取光谱偏振差分图像。完成了原理样机的研制,取得了初步试验结果。该技术没有任何机械运动部件,具有稳定性好、操作灵活、数据处理简单直观等优点。

利用偏振图像加权融合及CLAHE算法的水下成像方法

针对传统基于偏振差分原理的水下光学成像方法中,由于目标退偏振特性差异引起的图像中局部反射光损失的问题,提出了基于偏振图像加权融合与限制对比度自适应直方图均衡(CLAHE)算法的水下成像方法。一方面,将原始水下图像分解为偏振光强图像和非偏振光强图像,根据不同退偏振特性目标在两幅图像中的灰度值分布特点,设计相应的权重因子,对两幅图像进行加权融合,从而实现在压缩原始水下图像中散射光的同时保留更多目标反射光,提升整体目标反射光在融合图像中所占的比例。另一方面,为了进一步提升融合图像的对比度,利用CLAHE算法对融合图像进行处理。该算法能够在提升融合图像对比度的同时,有效避免图像噪声的放大。实验结果表明,相较于传统的偏振差分方法以及独立的直方图均衡算法,该算法能够有效提升水下图像的清晰度和对比度。