基于可见光偏振成像的目标探测技术研究

发布时间：2017-06-02 06:11

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【摘要】：目标探测是光电跟踪与场景识别领域的一个重要课题,自然场景的日益复杂以及隐藏技术的不断发展,导致常规探测手段难以有效探测隐藏目标。作为一种新兴的探测手段,偏振成像探测区分目标与背景的辐射及偏振特征差异,获取强度和偏振信息的同时,能够有效增强图像细节,提高复杂背景下的探测效率。本文主要对可见光偏振成像技术在目标探测和场景识别领域中的应用进行研究,主要包括以下内容:第一部分,介绍了偏振探测的理论基础。对偏振成像探测的产生原理、传输过程以及偏振图像获取的一般流程进行了介绍,重点研究了多方向偏振图像的采集、图像预处理以及偏振特征的提取等过程。第二部分,对偏振成像探测技术中的偏振信息融合以及偏振目标增强进行了研究。偏振信息融合过程中重点对多尺度变换融合方法进行了介绍,在金字塔变换、小波变换、非下采样轮廓波变换(NSCT)以及非下采样剪切波变换(NSST)等理论的基础上,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的可见光偏振图像融合方法;而偏振目标增强中则介绍了引导滤波理论,并提出了一种基于双尺度引导滤波器的目标增强算法;最后对偏振图像的融合增强效果的主客观评价指标进行了阐述。第三部分,选取多种可见光和红外目标场景,搭建实验平台进行基于偏振成像的目标探测实验。根据提出的偏振图像融合增强算法分别对强度图像和偏振特征图像进行融合增强处理,所得实验结果与均值方法、金字塔变换方法、小波变换方法以及NSCT变换方法进行了主观和客观对比,并得出实验结论。
【关键词】：可见光偏振成像 目标探测 NSST 图像融合增强 图像质量评价
【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3-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 偏振成像探测的研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究进展11-14
• 1.2.2 国内研究进展14-15
• 1.3 论文的主要工作及结构安排15-16
• 第二章 偏振成像探测理论基础16-25
• 2.1 光的偏振特性16-17
• 2.2 偏振光的表示方法17-19
• 2.2.1 琼斯矢量法18
• 2.2.2 斯托克斯矢量法18-19
• 2.3 偏振特征图像的获取19-24
• 2.3.1 多方向偏振图像采集20-21
• 2.3.2 图像预处理21-24
• 2.3.3 偏振特征的提取24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 可见光偏振图像的融合增强算法25-39
• 3.1 图像的多尺度分解26-33
• 3.1.1 金字塔变换26-28
• 3.1.2 小波变换28-30
• 3.1.3 非下采样Contourtlet变换30-31
• 3.1.4 非下采样Shearlet变换31-33
• 3.2 基于多尺度分解的融合策略33-34
• 3.3 基于双尺度引导滤波器的目标增强算法34-37
• 3.3.1 引导滤波器的定义34-36
• 3.3.2 基于双尺度引导滤波器的目标增强算法36-37
• 3.4 偏振融合增强图像的质量评价37-38
• 3.4.1 图像质量的主观评价37
• 3.4.2 图像质量的客观评价指标37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于可见光偏振成像的目标探测实验39-52
• 4.1 实验平台及多方向偏振图像获取39-42
• 4.1.1 实验平台软硬件构成39-40
• 4.1.2 多方向偏振图像获取40-42
• 4.2 偏振特征图像的提取42-44
• 4.3 可见光偏振成像的融合增强44-46
• 4.4 实验结果与分析46-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 基于红外偏振成像的目标探测实验52-62
• 5.1 实验平台及多方向偏振图像获取52-54
• 5.1.1 实验平台软硬件构成52-53
• 5.1.2 多方向偏振图像获取53-54
• 5.2 偏振特征图像的提取54-57
• 5.3 实验结果与分析57-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 工作总结与展望62-64
• 6.1 论文的主要研究内容及成果62-63
• 6.2 本文创新点63
• 6.3 展望63-64
• 参考文献64-68
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果68

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