激光水下目标偏振探测技术
发布时间：2022-01-19 21:13
激光水下目标偏振探测技术将光的偏振特性融入水下目标的探测识别中,相比于传统的强度探测,探测距离更深,并且能有效的克服水下噪声的干扰,是一种精准、高速的探测手段。设计该技术的启发是在对光的偏振特性进行研究时,发现由于目标表面结构、组成材料、表面粗糙度不同,反射光的偏振度是不同的,可以根据这一特性,来区分出水下目标。结合光电探测技术,采用分振幅法测量偏振度,光电探测器接收到富含偏振信息的电信号经过信号调理电路处理后,通过专用数据采集芯片ADuC831进行AD采样并将数据发送给上位机。最后通过LabVIEW所搭建的上位机软件进行程控,对数据进行存储、处理、显示。根据上述理论设计出的探测系统在实验室进行了初步验证,在水下同样深度,对铁、塑料、水草三种目标进行探测时,发现铁的反射光偏振度大于塑料大于水草,可以根据偏振度的不同区分出目标。在加深探测深度后,上述结论依然成立,并且探测深度对反射光的偏振特性影响极其微弱。理论完全可行,满足初步探测要求。但是还需要进行大量外场实验获得更多目标的偏振度来建立水下目标的偏振数据库,增强探测系统的识别能力。
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光波的传播
IDOP= 也可以表示为:( ) ( ) 090245135209022IIIIIIIQUDOP+ + =+=斯参量的测量方法的探测系统选取斯托克斯矢量描述法对反射光的偏振信息进行光的 DOP，实现对目标的识别。查阅资料可知斯托克斯参量一种是偏振光调制法，另一种是分振幅法。调制法主要用于稳振幅法则更适应于对脉冲光束的测量。调制法制法是通过调节检测光学器件，周期性的改变入射光的偏振状进行计算得到斯托克斯参量。实验原理如下图：
32S00cos20θ节1θ 和2θ ，可以获得几组不同角度的光强值 ( )12I θ ,θ，如下：( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0103001030S21SSI135,13521SSI0,1352190,90S21SSI45,4521SSI0,4521,0= =+==+= =+ 上 6 个角度的光强，即可计算得到激光器发射激光的斯托克斯幅法法是利用直角分光棱镜对来自光学系统镜头组会聚的反射光的偏振光，再利用偏振分光棱镜对来自直角棱镜的光进行两为四束，入射到光电探测器上。在对光束进行分束时，将一安装，当激光入射后，就可以同时接收来自 0 度，45 度，的偏振光，通过同时解算出四个探测器的能量关系，利用斯，V，获得偏振度 DOP[19-20]。原理如图 2.4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载激光测深技术及其研究进展[J]. 刘焱雄,郭锴,何秀凤,徐文学,冯义楷. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[2]微弱激光能量监测系统的研究[J]. 王奇,王晓曼,赵海丽,刘鹏,李志刚,张立媛. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[3]积分运算电路的设计方法[J]. 任骏原,李春然. 吉林大学学报(信息科学版). 2014(03)
[4]红外偏振成像探测技术及应用研究[J]. 姜会林,付强,段锦,张立中,李英超,张肃. 红外技术. 2014(05)
[5]一种高精度宽带可编程增益放大器设计[J]. 谢祎,卫宝跃,张海英. 微电子学与计算机. 2013(10)
[6]光电转换放大电路的设计[J]. 王磊,赵冬娥,党浩淮. 伺服控制. 2013 (04)
[7]多光谱偏振探测对伪装目标的识别研究[J]. 王启超,赵大鹏,汪家春,陈宗胜,王科伟,陈斌. 光电工程. 2013(03)
[8]基于红外偏振成像的目标检测技术[J]. 白玉栋. 红外. 2013(03)
[9]基于光照强度的PIN光电二极管响应时间分析[J]. 初宁,曹立军,黄威. 传感技术学报. 2013(01)
[10]激光测距中微弱激光辐射测量技术[J]. 王国星,马冲,魏志芳. 电子测量技术. 2012(09)
博士论文
[1]水下成像与图像增强及相关应用研究[D]. 赵欣慰.浙江大学 2015
硕士论文
[1]多角度偏振探测技术在地物目标识别中的应用研究[D]. 苏志强.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]基于ADuC831的微型可编程控制器的设计与实现[D]. 喇俊飞.太原理工大学 2012
[3]光电检测电路的噪声分析与处理[D]. 韩勇.哈尔滨工程大学 2011
[4]微弱激光脉冲探测技术研究[D]. 孙金荣.西安工业大学 2010
[5]嵌入式大气偏振信息检测装置硬件系统设计与实现[D]. 胡翊.合肥工业大学 2009
[6]基于ADuC845数据采集系统的研究与设计[D]. 庄坤领.中国海洋大学 2009
[7]脉冲激光器远场能量密度测试系统研究[D]. 张烨.长春理工大学 2009
本文编号：3597569
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光波的传播
IDOP= 也可以表示为:( ) ( ) 090245135209022IIIIIIIQUDOP+ + =+=斯参量的测量方法的探测系统选取斯托克斯矢量描述法对反射光的偏振信息进行光的 DOP，实现对目标的识别。查阅资料可知斯托克斯参量一种是偏振光调制法，另一种是分振幅法。调制法主要用于稳振幅法则更适应于对脉冲光束的测量。调制法制法是通过调节检测光学器件，周期性的改变入射光的偏振状进行计算得到斯托克斯参量。实验原理如下图：
32S00cos20θ节1θ 和2θ ，可以获得几组不同角度的光强值 ( )12I θ ,θ，如下：( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0103001030S21SSI135,13521SSI0,1352190,90S21SSI45,4521SSI0,4521,0= =+==+= =+ 上 6 个角度的光强，即可计算得到激光器发射激光的斯托克斯幅法法是利用直角分光棱镜对来自光学系统镜头组会聚的反射光的偏振光，再利用偏振分光棱镜对来自直角棱镜的光进行两为四束，入射到光电探测器上。在对光束进行分束时，将一安装，当激光入射后，就可以同时接收来自 0 度，45 度，的偏振光，通过同时解算出四个探测器的能量关系，利用斯，V，获得偏振度 DOP[19-20]。原理如图 2.4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载激光测深技术及其研究进展[J]. 刘焱雄,郭锴,何秀凤,徐文学,冯义楷. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[2]微弱激光能量监测系统的研究[J]. 王奇,王晓曼,赵海丽,刘鹏,李志刚,张立媛. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[3]积分运算电路的设计方法[J]. 任骏原,李春然. 吉林大学学报(信息科学版). 2014(03)
[4]红外偏振成像探测技术及应用研究[J]. 姜会林,付强,段锦,张立中,李英超,张肃. 红外技术. 2014(05)
[5]一种高精度宽带可编程增益放大器设计[J]. 谢祎,卫宝跃,张海英. 微电子学与计算机. 2013(10)
[6]光电转换放大电路的设计[J]. 王磊,赵冬娥,党浩淮. 伺服控制. 2013 (04)
[7]多光谱偏振探测对伪装目标的识别研究[J]. 王启超,赵大鹏,汪家春,陈宗胜,王科伟,陈斌. 光电工程. 2013(03)
[8]基于红外偏振成像的目标检测技术[J]. 白玉栋. 红外. 2013(03)
[9]基于光照强度的PIN光电二极管响应时间分析[J]. 初宁,曹立军,黄威. 传感技术学报. 2013(01)
[10]激光测距中微弱激光辐射测量技术[J]. 王国星,马冲,魏志芳. 电子测量技术. 2012(09)
博士论文
[1]水下成像与图像增强及相关应用研究[D]. 赵欣慰.浙江大学 2015
硕士论文
[1]多角度偏振探测技术在地物目标识别中的应用研究[D]. 苏志强.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]基于ADuC831的微型可编程控制器的设计与实现[D]. 喇俊飞.太原理工大学 2012
[3]光电检测电路的噪声分析与处理[D]. 韩勇.哈尔滨工程大学 2011
[4]微弱激光脉冲探测技术研究[D]. 孙金荣.西安工业大学 2010
[5]嵌入式大气偏振信息检测装置硬件系统设计与实现[D]. 胡翊.合肥工业大学 2009
[6]基于ADuC845数据采集系统的研究与设计[D]. 庄坤领.中国海洋大学 2009
[7]脉冲激光器远场能量密度测试系统研究[D]. 张烨.长春理工大学 2009
本文编号：3597569
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