红外偏振成像实验研究

发布时间：2017-05-15 22:03

  本文关键词：红外偏振成像实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统成像探测技术专注于目标的强度信息和光谱信息,在现在目标背景越来越复杂情况下,尤其是还有经过伪装和隐蔽的目标,因此需要开展对其他先进成像探测技术的研究,以便在复杂背景下检测和识别目标。红外偏振成像是在红外成像与偏振检测的基础上,通过检测目标不同于光强、相位、振幅等光波物理特征的偏振信息,可以提供不同于强度图和光谱图的信息,能够利用目标与背景的偏振特征差异,增强目标背景对比度,提高目标探测与识别能力。本文从偏振光理论出发,根据菲涅尔公式、基尔霍夫理论以及普朗克黑体辐射定律,研究了目标红外偏振特性产生机理,对目标反射辐射偏振特性与自发辐射偏振特性进行了仿真分析;介绍了斯托克斯矢量偏振表示方法,研究了偏振成像技术的基本原理和目前主要偏振成像方法,为后续搭建红外偏振成像平台提供基础。其次,根据目标偏振特性模型,系统分析了观测角、表面粗糙度、折射率、波长等因素对红外偏振成像的影响,对相关因素进行了仿真分析和实验验证;搭建了长波红外偏振成像实验平台,并利用该平台和可见光偏振成像系统对室内外不同场景进行了偏振成像实验,结果表明偏振度能够提高场景对比度,对背景抑制明显;针对红外偏振成像系统不同偏振方向图像之间不匹配,利用基于sift的图像配准方法进行图像配准,配准之后的偏振特征参数成像图像在清晰度以及信息熵上均有所提高;考虑到偏振度图虽然提高目标场景对比度而场景亮度较低清晰度不高的特点,研究了基于非下采样剪切波变换的偏振图像融合方法,利用该方法对偏振特征图像和强度图进行融合,结果表明融合图在保证目标背景对比度的情况下,信息熵以及平均梯度均有所提高。
【关键词】：长波红外 偏振成像 斯托克斯矢量 目标偏振特性 图像融合
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;O436.3
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究目的与背景9-10
• 1.2 国内外发展现状10-14
• 1.2.1 国外发展现状10-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 红外偏振成像的应用14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-16
• 2 红外偏振成像理论基础16-34
• 2.1 偏振光理论基础16-18
• 2.2 偏振光参数表示18-21
• 2.2.1 琼斯矩阵表示法18-19
• 2.2.2 斯托克斯参量表示法19-21
• 2.3 目标红外偏振特性21-27
• 2.3.1 反射辐射偏振特性21-25
• 2.3.2 目标自发辐射偏振特性25-27
• 2.4 偏振成像探测方法27-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 红外偏振成像影响因素分析34-46
• 3.1 观测角34-36
• 3.2 表面粗糙度36-37
• 3.3 折射率37-40
• 3.4 波长40-41
• 3.5 大气41-44
• 3.6 其他因素44-45
• 3.6.1 环境光强44
• 3.6.2 系统辐射44-45
• 3.7 小结45-46
• 4. 红外偏振成像综合实验46-64
• 4.1 实验平台46-49
• 4.1.1 红外偏振成像实验平台46-48
• 4.1.2 可见光偏振成像实验平台48-49
• 4.2 图像配准、图像融合与图像评价49-53
• 4.2.1 图像配准49-50
• 4.2.2 图像融合50-52
• 4.2.3 图像评价52-53
• 4.3 可见光偏振成像实验53-59
• 4.3.1 偏振成像目标探测实验54-56
• 4.3.2 其他实验场景56-59
• 4.4 红外偏振成像实验59-62
• 4.4.1 红外偏振成像59-61
• 4.4.2 其他场景61-62
• 4.5 小结62-64
• 5. 总结与展望64-66
• 5.1 本文主要完成工作64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏春雷;;红外热像仪在发电厂的实际应用[J];科技信息;2012年27期

2 张志敏;王亮;;用于辅助测量雷达捕获目标的红外引导仪设计与研究[J];科技风;2008年12期

3 贾永丹;付跃刚;刘智颖;王志坚;;双视场/双色红外消热差光学系统设计[J];光子学报;2012年06期

4 王洪伟;王彩铃;张殿富;;轻量化超宽温度折/衍混合红外热像仪光学系统设计[J];应用光学;2012年06期

5 ;美开发出主动伪装材料 可将红外热像仪迷惑成摆设[J];黑龙江科技信息;2014年15期

6 高蒙;高教波;骆延令;王学武;;反射式电寻址红外切变聚合物网络液晶空间光调制器[J];应用光学;2009年05期

7 张欣婷;安志勇;;双层谐衍射红外消热差系统设计[J];光子学报;2013年12期

8 李旭东,胡铁力,岳文龙,付建明,薛战礼,阎晓宇,王学新;红外热像仪SiTF的测试研究[J];应用光学;2005年05期

9 付丽;王锦清;徐平;;大口径望远镜反射面日照温度场效应实验研究[J];中国科学院上海天文台年刊;2011年00期

10 陈志斌;宋岩;张超;;减小连续变焦红外热像仪中光轴漂移的方法研究[J];应用光学;2014年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李颖文;陈福胜;杨长城;罗艳;;浅谈红外测试标准的传递[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年

2 沈建祥;冯根霞;;红外热像仪在建筑检测中的应用[A];第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集[C];2008年

3 赵松庆;吴根水;刘晓宁;;红外动态景象生成装置辐射特性测试方法[A];第二届红外成像系统仿真测试与评价技术研讨会论文集[C];2008年

4 李旭东;秦艳;惠渭生;谢毅;谢琪;;浅析测温红外热像仪的外场测温[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2010年

5 胡铁力;李旭东;付建明;王学新;薛战理;闫晓宇;;双黑体反射型靶标红外热像仪参数测量装置[A];第十届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2004年

6 葛卫龙;蔡永涛;华良洪;;海军光电装备红外热像仪保障能力建设探讨[A];武备维修保障理论与应用：中国造船工程学会学术论文集.3[C];2013年

7 李相民;倪国强;;红外热像仪的噪声分析[A];第二届红外成像系统仿真测试与评价技术研讨会论文集[C];2008年

8 曹玉芬;孟祥玮;陈汉宝;郑子龙;刘海成;;红外热像仪在温排物理模型试验中应用[A];第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（下册）[C];2009年

9 李忠升;吴颖霞;王小兵;;红外热像仪对海上舰船探测识别试验技术研究[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2008年

10 沈建祥;冯根霞;;红外热像仪与建筑质量检测[A];全国混凝土新技术、新标准及工程应用——“全国混凝土新技术、新标准及工程应用”学术交流会暨混凝土质量委员会和建筑材料测试技术委员会2010年年会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 河北滦县电力局 安华 王小强;浅谈红外热像仪在供电企业的应用[N];国家电网报;2008年

2 记者 陈捷　编辑 邱江;高德红外募资建产业化基地 红外热像仪产能将扩2倍多[N];上海证券报;2010年

3 广发证券 惠毓伦;大立科技 红外热像仪行业领先[N];证券时报;2008年

4 证券时报记者 邵小萌;高德红外产业化基地正式开工[N];证券时报;2010年

5 国泰君安;高德红外：车载夜视成本有望大降2/3[N];东方早报;2013年

6 本报记者 王小龙;让红外热像仪成摆设[N];科技日报;2014年

7 陈仁松;红外热像仪抗非典显威力[N];中国知识产权报;2003年

8 吴继平;工业检测型红外热像仪标准开始实施[N];中国电力报;2006年

9 本报记者　 曹玲娟;用红外的“眼睛”看世界[N];人民日报;2006年

10 ;大立科技(002214)规模与产能扩张带来发展前景[N];中国证券报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 岳振;实时红外偏振融合关键技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年

2 李云红;基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 陆子凤;红外热像仪的辐射定标和测温误差分析[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

4 杨乐;红外双波段景象仿真与测试系统的研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

5 张建忠;红外双波段视景仿真器光学系统的研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭利军;SF_6气体检漏红外热像仪的设计与实现[D];江西农业大学;2015年

2 石川凌;海陆场景的红外实时仿真研究[D];浙江大学;2016年

3 曾恒亮;红外偏振成像实验研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

4 陈丙瑞;红外热像仪在医学中的应用与测量误差的研究[D];燕山大学;2009年

5 李操;测温红外热像仪测温精度与外界环境影响的关系研究[D];长春理工大学;2008年

6 李军;红外锗透镜加工工艺研究[D];西安工业大学;2012年

7 耿众;中红外热像仪系统补偿和定标的研究[D];大连海事大学;2012年

8 邱翰;红外热像仪软件系统研究[D];华中科技大学;2006年

9 付彦东;复杂场景快速变化DMD红外信源生成技术研究[D];长春理工大学;2012年

10 王泽伟;红外热像仪整机运动参数分析及测试系统研究[D];北京交通大学;2015年

  本文关键词：红外偏振成像实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：368991