基于斯托克斯矢量对海面溢油的识别

利用JANSWAP海谱建立了海面与油膜的模型,采用基尔霍夫近似理论分析了海面和油膜对光波的散射,数值计算了S偏振光、P偏振光、45°偏振光、圆偏振光入射到海面和油膜时半球空间的散射光斯托克斯矢量,分析了入射角和风速对散射斯托克斯矢量中V分量的影响.发现P偏振光和45°偏振光以油膜布儒斯特角(56°)入射时,海面和油膜散射光的V分量存在较大差异,且风速越大越明显.对于海面,V分量都近似为0,对于油膜,P偏振光的散射光V分量在入射面两侧呈两瓣反对称分布,45°偏振光的散射光V分量在入射面内反射光方向两侧呈两瓣反对称分布,说明可以用V分量来区分海水和油膜.该结果能够为海面溢油探测提供一定的理论参考.

斯托克斯矢量和穆勒矩阵在偏振光中的应用研究

分析和探讨了矩阵光学中的斯托克斯(Stokes)矢量和穆勒(Mueller)矩阵,并与琼斯(Jones)矢量和琼斯矩阵作了对比探讨;计算得出了部份偏振光的斯托克斯矢量表示法和右旋与左旋圆偏振器的穆勒矩阵表示法.综合分析了几个实例,探讨了斯托克斯矢量和穆勒矩阵在自然光、部分偏振光和完全偏振光中的应用.探讨了Stokes矢量和Jones矢量的变换关系.

斯托克斯矢量法在全光纤电流传感器中的应用

针对目前全光纤电流传感器中光信号检测环节多是采用双路光强分析偏振度这一现状,提出将斯托克斯矢量法应用于光纤电流传感器信号偏振度的演变分析,在近似条件下,推导得到基于穆勒矩阵的光纤电流传感器简化传输矩阵.从琼斯矢量法和实验结果的比较可知,斯托克斯矢量法与琼斯矢量法的模拟效果十分接近,此外它还具有传输矩阵中不存在复数、容易简化为稀疏矩阵以及最终偏振度只需计算总传输矩阵的第2个对角元即可等运算优势.这些优势使得该方法不仅可以很好地进行理论分析,还可以有效地简化分析过程和运算过程.

用斯托克斯矢量分析液晶的旋光特性

本文运用斯托克斯矢量、穆勒矩阵和类比的方法,对扭曲向列型液晶和胆甾型液晶的旋光机理进行比较直观的解释,构建简单物理图像,揭示两种液晶产生旋光效应的本质,并得出在长波长条件下胆甾型液晶的旋光率公式R=-πΔn2p/4λ2.

斯托克斯空间偏振模色散矢量叠加的研究

偏振模色散(PMD)矢量叠加方法是分析高阶PMD效应非常有力的简捷工具,利用它研究高阶PMD效应对系统性能影响及补偿方面相当方便.着重在斯托克斯(Stokes)空间来研究偏振模色散(PMD)矢量叠加的方法.

斯托克斯空间用邦加球表示光偏振态的再研究

从斯托克斯子空间引入邦加球 ,在邦加球上表示光的任意偏振态 。

基于偏振视觉的环形构件表面形貌重构

为了增强对环形构件表面的质量检测能力,提出一种基于单目DoFP偏振相机的FSV偏振检测方法。根据偏振反射分离出的漫反射信息,对基于FSV的偏振三维重建模型进行校正。利用偏振数据得到增强的二维表面图像,并进行相应的偏振三维建模。实验结果表明,与传统成像系统和非FSV偏振成像系统相比,所提出的检测方法测得的DoP图像在图像评价指标上提升3%以上,重建的三维模型和真实检测表面的均方根误差为0.35,大大提高了对环形构件表面的质量检测能力。

分孔径全斯托克斯测量仪中元件参数的分析

为了分析分孔径全斯托克斯测量仪中元件参数设置对目标测量结果的影响,比较分析相位延迟量分别为90°和132°时,方位角(-45°,0°,30°,60°)和(-51.7°,-15.1°,15.1°,51.7°)参数下装置的3个品质因数,并仿真该参数装置下波片相位延迟量变化为±2°时,对测量结果的影响。结果表明,测量结果的误差与波片快轴方位角的分布无关,与波片相位延迟量有关;波片相位延迟量为132°的装置优于90°的装置,当误差为±2°时,线偏振(S_0,S_1,S_2)的平均误差由1.586%降为0.693%,下降了56%,全局(S_0,S_1,S_2,S_3)的平均误差由1.2%降为1.03%,下降了14%。

斯托克斯空间内利用起偏器和波片变换光的偏振态

利用斯托克斯矢量法分析光的偏振态的变换原理 。

基于Stokes矢量测量与干涉法的径向偏振光束重建（英文）

随着光学操控技术的迅速发展,测量与重建径向偏振光束(RPB)成为迫切任务之一。利用一套石英旋光片组合,首先产生了RPB。借助计算机控制的CCD,对RPB的斯托克斯矢量场分布进行了测量,并获得其偏振态分布。结果表明:所产生的RPB归一化功率偏差为0.054 8,偏振偏差为0.004 4。利用干涉仪,获得了RPB的相位分布,相邻断面间平均相位差为1.471。最后,通过偏振和相位信息的数据处理,成功重建了RPB的矢量场分布,并发现其拓扑荷在3左右。这些结论为实现精密量子调控与测量铺平了道路。

偏振矢量图像融合用于指纹增强显示

光学成像指纹检测作为一种无损、非接触检测方法,是指纹检测的首选技术。偏振成像技术基于偏振信息的获取,可识别不同材质的物体,尤其对于指纹这一类对光强调制不明显而对偏振态调制明显的物体,具有优越的成像效果。研究了基于多维偏振信息实现指纹成像对比度提升方法的研究,创新性地将指纹的多维偏振信息表征为彩色图像。实验结果表明,相对于传统的灰度偏振指纹图像,提出的指纹偏振图像彩色表征方法可显著提升指纹的对比度。

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的误差分析

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪可以获取目标的全部偏振信息,但是偏振探测仪器自身的误差会影响测量结果的准确度,因此需要对测量仪获取斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]时的测量误差进行分析。首先,研究了偏振光学中斯托克斯矢量相关理论;其次,介绍了基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的工作原理和测量原理。然后,分析了测量仪获取斯托克斯矢量时的误差源。最后,仿真分析了该误差源对斯托克斯矢量和目标偏振信息(偏振度、椭率角和方位角)的影响。最终仿真结果表明:波片相位延迟量±5°时,偏振度和椭率角的相对误差为1.16%、4.55%,波片快轴方向相对于x轴的角度为±2°时,方位角的相对误差为7.68%;CCD探测器的噪声信噪比为40 d B时,偏振度、椭率角和方位角的相对误差约为1%。分析结果为实验装置元件参数的选择提供参考依据,为基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的优化提供理论支持。

通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应分析与优化

为了满足高精度偏振探测要求,通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响,并对其进行相应的分析和优化。首先,分析望远镜组偏振效应的影响因素,采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型,并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着,通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟,设计相应的低偏振效应膜系。最后,运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明,在580 nm和750 nm波长处,低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处,低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应,提高仪器的偏振探测精度。

天空偏振光测量系统的设计(英文)

根据一束光的偏振特性可以由斯托克斯矢量来表征的原理,设计搭建了一种天空偏振光测量系统。该系统由计算机、赤道仪、光纤光谱仪和配备了可旋转偏振片的改进式天文望远镜组成,在400～900nm的光谱分辨率为1.4nm。赤道仪经过标定后可以实现0～180°方位角以及0～90°高度角的调整,角度分辨率为2.5°。系统的光学全视场为4.5°,使用该系统可以测量全天空的光强辐射度、偏振度以及偏振方位角。由标定结果可知,系统光强测量的重复率在450～500 nm为99 %,在500～900 nm为(95±3)%;在400 ～750nm偏振度测量误差<2 %,在475nm处达到1.2 %。偏振方位角的测量误差<2°。

基于偏振光和聚类分析的皮蛋壳裂纹无损检测(英文)

检测出缸皮蛋蛋壳是否有裂纹是确保皮蛋质量的重要环节。腌制好的皮蛋蛋壳表面大量的灰褐色斑点和一些大块黑斑使得其蛋壳表面的裂纹不易检测。皮蛋表壳斑点和裂纹的微细结构不同,对偏振光的退偏程度也不一样,可以利用皮蛋表壳各点偏振度的差异来识别其裂纹。该文设计了皮蛋表壳偏振图像采集系统,基于皮蛋0、45°、90°、-45°4个偏振角度的图像和斯托克斯公式获得皮蛋表壳裂纹的偏振度图像,对偏振图像进行阈值预处理后,以皮蛋表壳偏振图像中像素最高且连通区域最大部分作为中心,截取100×100像素的图像,提取该图像裂纹长度、均方比、偏度和峰度等4个特征参数,采用Kmeans聚类分析算法准确识别了皮蛋表壳裂纹。试验证明,该方法综合准确率为93%,其中好壳皮蛋识别准确率为100%,裂纹蛋识别准确率为88.3%,这表明偏振光检测技术能有效地识别皮蛋蛋壳裂纹。

遥感遥测中偏振信息的研究进展

偏振是光的固有特性之一。地球表面和大气中的任何目标物在与光相互作用的过程中,由于目标物的表面结构、内部结构以及光入射的角度不同,都会产生其自身性质决定的特征偏振。而偏振遥感探测就是以目标物辐射能量的偏振特征作为探测信息,可以在复杂的背景中提取目标的七维信息并很好地分辨目标物上低反射区域和目标轮廓,解决了传统遥感所不能解决的大气探测和伪装识别方面的问题,具有良好的应用前景。文章介绍了偏振遥感遥测的机理,详细阐述了偏振探测的理论模拟、偏振遥感探测仪以及偏振遥感探测技术在大气探测、地球资源探测、海洋表面与水下探测、生物医学、天文探测、军事等领域应用的国内外研究概况、水平和发展趋势,归纳了目前存在的问题,并指出目前国内外偏振探测技术的研究方向,以期为后续的同类研究提供参考。

光弹调制差频偏振测量及误差分析

针对现有光弹调制测量偏振方法无法用普通阵列探测器有效采集锁相频率,难以测量复色光的偏振特性等缺点,提出了一种三光弹调制器互差频调制的新型偏振测量方法。操作时,3个光弹调制器分别工作在频率w1,w2和w3上,三频率大小略有差异,从而可以对光进行差频调制并产生载有被测光偏振信息的低频调制分量(0,ω1-ω2,2ω1-2ω3);然后,通过锁相放大即可以一次测量获得斯托克斯矢量S中的S0,S1和S2。介绍了三光弹调制差频偏振测量的基本原理,通过相应的数值仿真和实验验证了其可行性,并对差频大小、相位延迟幅度等因素对测量结果的误差进行了初步分析。分析表明,该方法不仅保留了原光弹调制偏振测量方法测量精度高等优点,而且调制光电流频率下降了2～3个数量级(10～500Hz),普通阵列探测器即可实现探测,在高精度偏振成像技术方面具有潜在的应用价值。

叶片多角度偏振光谱特性影响因素的实验研究

通过测量绿萝、银杏、苹果三种叶片的多角度偏振光谱,采用斯托克斯矢量法计算了叶片的多角度光谱偏振度,并通过PROSPECT模型反演得到叶片的叶绿素、水分含量,进而分析了叶绿素、水分含量对叶片多角度光谱偏振度的影响,探索了观测几何条件与不同波段叶片偏振度间的关系。结果表明,相对于近红外波段,红光波段的偏振度受叶绿素含量变化的影响较小,而水分含量对这两个波段的偏振度基本均无明显影响。在反映叶片偏振度随观测几何变化方面,近红外波段较另外两个波段有着更好的敏感性和稳定性,但其偏振度值较另外两个波段偏小。

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.

基于偏振成像和图像融合的目标识别技术

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术。实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并利用图像融合技术计算了目标的Stokes图像和偏振度图像。结果显示:偏振成像有效地滤除了杂乱背景散射光的影响,明显提高了目标成像的对比度和分辨率。所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率。