同时偏振成像探测技术初探

介绍了三种主要的同时偏振成像探测方式及其发展现状,总结了同时偏振成像技术的特点,阐述了同时偏振成像技术的发展前景。针对一种成像方式进行了初步设计,给出了光学系统的设计结果.

同时偏振成像仪检偏方位校正研究

同时偏振成像探测技术是近年发展起来的新型遥感探测技术,该技术采用分振幅方式,在同一个探测器上同时获得被探测目标0°、45°、90°、135°四个偏振方向的偏振强度图。这四个检偏方位受到仪器自身偏振效应、偏振器件误差和膜层的影响会发生偏离,为了保证偏振探测精度,对系统的四个检偏方位采用Equator-Poles定标和曲线拟合的方法进行校正,两种方法测量结果一致性在0.4%以内。线偏振度实测精度与理论分析精度都在2%以内,这验证了检偏方位校正的有效性。

基于斯托克斯矢量的偏振成像仪器及其进展

偏振成像技术将景物的偏振信息转化为二维图像信息,从而可以和灰度图像一样对目标景物进行场景特征分析。介绍了基于斯托克斯矢量的偏振成像原理。按照获取斯托克斯矢量方法的不同,分别介绍了偏振片起偏、偏振棱镜分光和可变延迟波片调制三类分时偏振成像方式,分振幅、分孔径、分焦平面三种同时偏振成像方式。结合我国的制造水平,设计了双CCD渥拉斯顿棱镜同时偏振成像实验系统,并采集了实验图像。分析了各种偏振成像方式的优缺点。指出了偏振激光照明主动偏振成像、光谱偏振成像是偏振成像仪器进一步的发展方向。

双分离渥拉斯顿棱镜同时偏振成像系统设计

为了实现对动态目标场景的偏振成像,设计了双分离渥拉斯顿棱镜同时偏振成像系统。该系统将分振幅与分孔径相结合,在两个探测器上同时获得四幅偏振分量图像,实现动态场景的偏振成像。在简述系统设计原理的基础上,重点介绍系统光学系统、核心器件以及系统光机结构的设计,并分析系统的偏振成像实验。实验结果表明:系统偏振分光性能较好,四幅8 bit偏振消光图像的残留灰度均在15以下;外触发信号同步控制透射和反射光路,系统最高帧频可达90 Hz,在帧频为25 Hz时同步采集了动态场景的偏振图像,并分析了场景的偏振度和偏振方位角信息,实现了动态场景的偏振成像;系统能够对最近成像距离以外的任意距离的目标清晰成像,系统分辨率达到76.9 cyc/mrad。

利用偏振特性因子的偏振成像目标探测实验

为了提高目标探测中目标背景对比度,本文利用分焦平面的微偏振元相机同时获取目标四幅偏振状态图像,解算得到斯托克斯矢量,提取目标的偏振度和偏振角成像图像,并结合偏振特性因子F对偏振图像效果进行了改进。结果表明:目标偏振度成像图像在原光强图像基础上能够增强目标背景对比度,偏振特性因子成像图像在保留偏振度成像图像增强目标背景对比度的优点的同时,能够提高图像清晰度,扩展图像信息。

基于SIP-DSWP系统的透明玻璃面倾角分区标定偏振测量方法

由于存在边缘视场的渐晕效应,造成SIP-DSWP同时偏振成像系统的偏振信息重构存在偏差。为此,本文提出了一种通过分区仪器矩阵校正视场边缘效应的成像系统校正方法。通过对SIP-DSWP同时偏振成像系统3×3分区仪器矩阵的标定,进行了玻璃平板倾角的非接触检测实验。实验结果表明:图像边缘视场效应和噪声能够直接影响偏振成像及偏振信息(偏振度和偏转角)重构;分区仪器矩阵较平均仪器矩阵能够更准确地重构出目标场景的偏振信息,提高对透明玻璃平板倾角的检测精度,为后续偏振成像方法的研究和定量检测应用奠定了理论基础。

基于偏振时域特性的海面耀光抑制方法

耀光是太阳光入射到海面上由海面镜面反射而成,其较高的辐射强度会造成传感器像元饱和,使得海面目标轮廓淹没在耀光中,对目标探测造成影响。基于耀光的偏振时域特性,提出一种耀光抑制方法。该方法利用实时偏振成像系统对有耀光的海面进行实时偏振测量,同时获取0°、45°、90°三个偏振方向的偏振视频图像信息;根据不同偏振方向视频对应帧图像计算Stokes矢量,生成空间域耀光抑制偏振辐射图序列。对生成的图像序列进行时域融合,从而抑制耀光。搭建水面实时偏振成像观测实验平台,开展耀光背景下水面目标的探测实验。实验结果表明:对比普通线偏振图像,所提方法获得的耀光抑制图像信杂比提升显著,耀光抑制效果明显,图像中海面目标显著性得到有效增强。

基于偏振辐射图融合的水面太阳耀光抑制方法

提出一种基于偏振辐射图融合的太阳耀光抑制方法。采用同时偏振成像技术对耀光水面进行偏振测量,获得0°、45°、90°3个方向的偏振辐射图。在耀光受到最强抑制的偏振辐射图中选择残留强耀光区域,计算其Stokes参量,生成区域耀光抑制偏振辐射图。将所选偏振辐射图与区域耀光抑制偏振辐射图融合,进一步抑制耀光强度。室内实验结果表明,该方法可有效抑制耀光,消除图像的饱和像素,获得的融合图的亮度比强度图更加均匀,目标细节和轮廓信息更清晰,目标相对耀光背景的对比度显著提高。