偏振成像技术中偏振角模型的数学优化

偏振成像技术中常常使用偏振角的图像化方法来描述图像,而准确描述偏振角对于偏振成像技术具有重要意义。本文针对偏振成像技术中偏振角区间与其定义区间不匹配的问题进行了研究,通过分析偏振角的物理模型,提出了一种通过坐标象限划分来统一偏振角定义区间和图像取值的方法。通过该方法优化的偏振角能够更准确地反映图像的物理意义。

一种基于偏振角参数图像的特征提取方法研究

光谱偏振成像遥感可以获得目标的光谱、强度、偏振态以及空间几何形状等参数,有利于改善对目标的探测和识别能力。以一种人工目标为研究对象,在实验室和野外对其进行多波段偏振成像探测试验,获取目标的偏振辐亮度数据。数据分析结果表明,偏振角参数图像能够较好地描述物体不同的表面取向,是一种能较好地从自然背景中凸现人工目标特征的表征手段,提高了目标与背景的对比度,可以作为解译偏振遥感图像的辅助方法。

偏振角摄影及对变形影像的矫正

对于偏振反射和定向反射光线的痕迹及其载体的拍摄，一般都是在侧斜位置进行的。而这时拍出的影像变形，可采用光学方法和用计算机对变形影像予以矫正。１方形比例法拍摄与矫正这是一个比较简单而准确的拍摄、矫正方法，采取下述步骤进行。１．１拍摄过程①在空间找一个最...

双折射光子晶体光纤中不同偏振角导致的脉冲俘获

基于耦合非线性薛定谔方程,研究了双折射光子晶体光纤中单个光脉冲的非线性传输.当输入脉冲位于反常色散区且偏振角偏离光纤快轴0°和90°时可观察到脉冲俘获现象,脉冲俘获效率在偏振角为45°时最小,当脉冲的入射角度互余时,小角度的脉冲俘获效率更高.此外,增加输入脉冲功率俘获脉冲能够获得更大的频谱偏移.

基于旋转偏振角的线偏振扫描成像方法研究

提出一种基于旋转偏振角的新的偏振光成像方法:改变入射线偏振光偏振角和检偏角,采集样品图像系列,总结出背向散射光2个正交偏振分量的光强差关于入射线偏振光偏振角和检偏角的函数关系式.通过对模拟散射介质,猪肉脂肪,猪肉骨骼肌和牛肉骨骼肌等样品进行实验,论证了偏振差函数式中各个参数与样品光学特性之间的联系,并从中提取出2个相互独立的参数,分别表征样品的纤维方向角和光学各向异性度,从而实现对样品浅表层光学特性进行定量测量.和普通光强图像相比,用这些独立的光学信息生成不同基色的图像,能更直观明了地区分组织结构差异,具有潜在的临床医学应用价值,如成为一种皮肤疾病、皮肤损伤的检测方法.

暗弱目标偏振度图像与偏振角图像去噪方法研究

针对暗弱目标偏振融合图像存在背景噪声强、细节轮廓特征不明显等问题,利用偏振度图像中高斯背景噪声灰度与待测目标灰度的差异性,提出了基于噪声模板阈值匹配的偏振度图像去噪算法。分析了偏振角图像中纯噪声区域子图像与目标轮廓区域子图像的灰度相关性,提出了基于区域灰度相关性匹配的偏振角图像去噪算法,与传统去噪方法相比,该算法可有效去除大量背景噪声,更好地保留目标轮廓特征。偏振图像融合对比实验结果进一步证明,提出的偏振图像去噪方法可显著提高暗弱目标在图像中的对比度,改善偏振融合增强图像的质量。

基于最佳偏振角的线性位姿测量方法研究

在基于视觉图像的位姿测量中,非线性位姿测量算法的全局收敛存在不确定性,测量结果取决于初值的选取,不能保证位姿测量的鲁棒性。线性位姿测量算法对图像处理的要求比较高,如果定位特征点图像坐标提取不够精确,会导致位姿测量精度降低。在自然光条件下,相机采集定位特征点图像,图像中高亮度区域的存在对定位特征点提取精度产生影响,进而使有效定位特征点数量减少,影响位姿测量精度。针对上述问题,文中提出了一种基于最佳偏振角的线性位姿测量方法:在相机镜头前加装线偏振片,根据Stokes矢量建立偏振片最佳偏振角度求解模型,在使用最佳偏振角度的前提下采集定位特征点图像,提取图像坐标;建立线性位姿求解模型,计算被测物体位姿。实验结果表明,该方法能够有效减少图像中的高亮度区域,改善成像质量,提高线性位姿测量精度,在-60°~+60°的测量范围内,角度测量误差小于±0.16°,在0~20 mm的测量范围内,位移测量误差小于±0.05 mm。

飞秒激光偏振角及入射角对金属表面周期结构的影响

飞秒激光对金属Cu、Ag材料表面的烧蚀作用源于飞秒激光超高强的脉冲功率密度,基于表面散射波模型的理论,在实验上探究P偏振飞秒激光偏振角和入射角对金属表面周期性微纳光栅结构的影响.首次通过偏振角及入射角的双重改变,得到入射角阈值规律,并且得到斜入射时光栅周期随入射角增大的事实.

水下天空偏振光视频采集实验装置设计与应用

水下天空偏振信息的获取是水下潜航器实现偏振光导航的重要基础,为此搭建一种水下偏振相机采集天空偏振分布的实验装置,用于采集天空光经过水面折射后的水下偏振分布。实验装置分为防水外壳和偏振光传感器两部分。防水外壳的设计主要从材质、质量和密闭性考虑,偏振光传感器的核心是通过程序实现工控机控制偏振相机拍摄0°、45°、90°、135°的偏振图像和斯托克斯的4个矢量图像。结合计算机技术,利用相关算法计算偏振角、偏振度和偏振方位角。结果表明,偏振度和偏振角在太阳子午线上呈对称分布,太阳附近的偏振度最小,并以环状向外增大。该装置采集的数据能够有效提取太阳的方位信息。

平行排列丝状液晶在超短脉冲激光激励下发生瞬态扭曲形变的最佳偏振角

利用光学相位延迟法 ,观察到平行排列丝状液晶在超短脉冲激光 (10ns)激励下的瞬态扭曲形变 .实验结果表明 ,虽然脉冲激光的电场强度远远大于液晶发生扭曲形变的阈值 ,但并不能保证液晶会发生瞬态扭曲形变 .这主要是因为脉冲激光的激励时间非常短 ,而液晶分子发生扭曲形变的响应时间相对较长 ,从而使其来不及形变 .分析发现 :激励激光的偏振方向与平行排列丝状液晶分子的最佳夹角是 4 5°.利用此条件 ,观察到掺微量D型苏氨酸卟啉的平行排列丝状液晶在超短脉冲激光激励后具有记忆效应 ,这在光存储和记忆显示方面有很大的实用价值 .

基于光偏振信息的摄像机标定方法研究

摄像机内参数标定直接影响位姿测量精度。在自然光条件下采集图像,由于光照不均匀,使靶标图像产生局部高亮现象,降低了标定点图像坐标提取精度。针对这一问题,提出一种基于光偏振信息的摄像机标定方法,分两步完成摄像机标定,第1步,使用自然光条件下采集的图像完成摄像机标定;第2步,在镜头前加装偏振片,根据第1步得到的标定结果,针对不同偏振角条件下采集得到的图像,计算靶标平面与摄像机像平面之间的2D单应矩阵进而根据相应的重投影误差确定当靶标摆放在不同位置时所对应的最佳偏振角,最终使用该偏振角条件下采集的图像,完成摄像机标定。实验结果表明,该方法可以有效提升摄像机标定精度,进而提升位姿测量精度:在-45°~+45°范围内,平均测量误差低于0.019°,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.01°。在0~20 mm范围内,平均测量误差低于0.03 mm,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.043 mm。

双色激光偏振夹角对产生太赫兹辐射的影响（英文）

基于改进的二维光电流模型,研究了双色激光偏振夹角对太赫兹辐射产生的影响.通过改变基频光以及其对应的倍频光的偏振夹角发现,在激光等离子体中辐射的太赫兹波的强度与双色激光的偏振夹角呈周期性变化,并且最佳偏振夹角和不同激光强度也有关系.在相对较低的激光强度下(≤2×1014 W/cm2),当两束激光具备相同的偏振方向,即偏振夹角为0°时,太赫兹幅值达到最大;然而,当激光强度足够高(>2×1014 W/cm2)时,最佳的偏振夹角会随着激光强度的增加而变大.从电子密度的角度来分析产生这种现象的原因,并用剩余漂移电流来揭示其潜在的物理机制.研究表明,剩余漂移电流是激光诱导等离子体产生太赫兹波的本质根源,对太赫兹波的产量起着决定性作用.

用最佳偏振角泵浦光提高晶体中两波耦合增益

在信号光保持e光情况下,通过改变泵浦光的偏振方向,实现了Ce:KNSBN光折变类光纤中两波耦合增益的提高。通过实验发现,在入射夹角为7°时,泵浦光存在着最佳偏振角度10°,可以获得最大的两波耦合增益。在信-泵比较小时,泵浦光在最佳偏振角度下可获得较高的两波耦合增益,并且可以一定程度地抑制扇光栅的产生,提高输出信号光的信噪比。信-泵比为1∶100时,获得两波耦合增益和信噪比分别是0°偏振角时的1.3倍和2.0倍。

分焦平面偏振图像传感器信噪比标定

为了标定分焦平面偏振图像传感器的信噪比,设计了分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比标定实验。对分焦平面偏振图像传感器信噪比参数对偏振角度测量结果的影响程度、信噪比标定原理、标定实验流程等进行了研究。根据分焦平面偏振传感器的结构和数字图像传感器的数学模型得到信噪比的标定原理。在不同信噪比、不同入射角度线偏振光情况下,对偏振角度测量结果进行了仿真。然后,根据标定原理设计标定实验的装置结构和实验流程。最后,进行实际标定并对实验数据进行了分析。信噪比-偏振角度测量精度仿真结果表明:分焦平面偏振图像传感器的信噪比越大,偏振角度测量精度越高,且入射偏振光角度也会影响测量精度。分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比参数的实际测试结果表明:标定值与指标值相差不超过0.55 dB。实验结果证明,该方法是准确有效的,能够较好地完成分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比的标定任务。

基于偏振特征与强度信息融合的工件目标检测

针对目前工件尺寸测量在工件关键测量点的准确提取阶段存在的问题,因此本文提出一种基于偏振特征与强度信息融合的工件目标检测方法。在工件强度图像的基础上引入偏振特征,建立强度信息与偏振特征差异化式高效交互的双流网络模型,以实现更高效的偏振特征和强度信息融合。为验证算法的效果,本文建立了偏振图像工件目标显著性检测数据集。在此数据集上,本文提出的算法在精确度Precision、max-F和相似性值S-measure三个指标上和视觉结果均在对比算法中达到了最优结果,充分表明了本文算法出色的工件目标检测性能,具有极佳的工件目标检测效果。

法拉第镜旋转角的偏振分束测量法

提出了基于偏振分束法的法拉第镜偏振旋转角的测量方法。利用非偏振分束器改变法拉第镜出射光的方向,偏振分束器将该出射光分为p光和s光,分别测量其光强,应用后续"差除和"信号处理方案消除光源波动的影响,推导出法拉第镜偏振旋转角的理论表达式。分析了起偏器的消光比非0及起偏角误差对输出结果的影响,分别是0.05729°和-0.1000°。实验验证了该方法的可行性,重复测量结果为89.68°,均方值为0.01493。

基于MLE的偏振光传感器角度解算模型

针对偏振光传感器精度易受环境随机噪声影响的缺点,引入高斯分布理论,建立了具有物理性质的随机特性解算模型,并基于极大似然估计法(MLE),解算出偏振光导航传感器偏振角。分析了传统解算模型与该解算模型的差异。对比该解算模型与传统解算模型的精度差,结果表明:新解算模型具有较高的精度和稳定性,能够较好地提升偏振光导航传感器的制导精度。

双环角向偏振涡旋光束的大数值孔径透镜聚焦

基于矢量德拜理论,研究了双环角向偏振涡旋光束经大数值孔径透镜的聚焦,且在聚焦场中考虑存在两种不同介质。研究表明当涡旋光束的拓扑电荷数为1,且当透镜孔径半径与入射双环角向偏振涡旋光束的束腰半径之比为1.5时,聚焦光束可得到一个尺寸只有零点几个波长的局域空心光束。局域空心光斑的横向半径仅为0.38λ,而空心长度为2.37λ。此外还研究了透镜的数值孔径以及光束的入射拦截比对不同介质引起聚焦光束焦移的影响。

角向偏振无衍射光束的传输及其经过散射介质形成的散斑特性研究

本文通过理论模拟和实验验证研究了角向偏振无衍射光经过圆形障碍物后具有自重建和偏振状态不随传输距离改变而改变的特性。以及角向偏振无衍射光束经过散射介质后,随着散射介质目数的增加,产生的散斑的尺寸逐渐减小.实验首先采用高斯光束经过偏振转换仪,然后再入射到轴棱锥上产生角向偏振无衍射光束。再使角向偏振无衍射光束经过散射介质形成散斑场,研究表明,随着散射介质目数的增多,形成的散斑颗粒大小也逐渐减小。随着角向偏振无衍射光束的锥角逐渐减小,形成的散斑场颗粒大小逐渐增大。理论仿真和实验结果一致。