海雾环境的多波段偏振成像及图像处理研究

发布时间：2021-03-26 14:37

　　随着当今对海洋领域研究的逐渐深入,海上场景探测已经成为国内外关注和研究的热门领域。贴近海面大气中的水汽经过凝结而形成海盐气溶胶,又被称为海雾。当光在混沌的海雾介质中传输时会出现较为严重的散射现象,其能量在一定程度上被大幅度衰减。因此在成像过程中,场景信息受海雾影响被严重减弱,导致成像效果不乐观。目前,由于传统工业相机采集到的图像所包含的信息应用价值较低,已经不能更好满足研究人员的需求。因此,获取信息量较多的图像将成为该领域迫切需要解决的问题。在分析了海雾图像降质的原因后,为获取效果更佳的图像,针对该问题本文将从偏振成像研究方面入手,主要研究内容分为以下两个方面:（1）关于海雾特殊环境中的偏振成像研究较少。针对传统的工业相机成像清晰度过低的缺点,本文在偏振光学理论基础上,选用基于液晶相位延迟器的原理进行偏振成像。在室外搭建光学成像平台进行海雾成像研究,通过图像处理,即可计算得到含有偏振参量的图像,并对偏振图像进行分析。实验结果表明,由于在海雾环境中强度图像效果不够清晰,采用偏振成像的方式获取图像,不仅可以获取光强图像信息,还可以获取更全面的偏振信息,使得在特殊海雾背景中具有凸显图像中目标... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

散射介质烟雾中的目标偏振图像增强强度图像圆偏振度图像偏振合成图像

第1章绪论3(a)(b)图1.2阴影中黑色车辆缩比模型的强度成像和偏振成像对比实验(a)可见光强度成像(b)可见光偏振成像美国通过使用偏振成像仪，在金属板上使用透明绝缘胶书写，对字迹进行偏振成像实验。图1.3(a)为强度成像，(b)为偏振成像。可见偏振成像可以将金属与非金属材质分辨出来，利用这一特性可以对虚假及欺骗目标进行判别。(a)(b)图1.3金属板上绝缘胶字迹的强度和偏振成像对比实验(a)普通强度成像(b)偏振成像Cooper等人于海上进行偏振成像探测实验，实验过程中研究者得知不同目标物的偏振特性在不同波段具有显著差别，并且目标的偏振信息会随着观测角度的变化变得更加丰富，但是目标物粗糙程度的增加会导致该目标的偏振信息减少[4]。Rogne等人采集了不同军事设备的偏振图像并进行研究，得知自然目标的偏振信息量少于人造目标[5]。这一重大发现使得在自然环境中的军事探测水平有很大程度上的提升。目前，主要有美国、以色列、荷兰、瑞典、英国、瑞士等国家开展了相关领域研究[6,7]。经历了几十年对偏振成像探测的研究，国外的研究方向一般为背景不同条件下检测地雷、探测军用帐篷、识别军用作战武器如车辆、坦克和飞机，以及对陆上和水下军事目标的探测与仿真、金属表面涂层的偏振特性分析、对周围环境如空气湿度、温度的偏振成像影响的研究[8,9,10]。尤其是美国在该领域具有雄厚的技术储备，对偏振成像技术的研究位于世界前列，将偏振成像探测理论和技术应用方面作为研究的工作重点，进行了大量实验和模拟仿真等研究工作，获得了丰富的偏振数据并进行了归纳总结分析[11]。相比国外，我国在复杂环境中进行多波段偏振成像探测技术的起步较晚。起先大部

第1章绪论3(a)(b)图1.2阴影中黑色车辆缩比模型的强度成像和偏振成像对比实验(a)可见光强度成像(b)可见光偏振成像美国通过使用偏振成像仪，在金属板上使用透明绝缘胶书写，对字迹进行偏振成像实验。图1.3(a)为强度成像，(b)为偏振成像。可见偏振成像可以将金属与非金属材质分辨出来，利用这一特性可以对虚假及欺骗目标进行判别。(a)(b)图1.3金属板上绝缘胶字迹的强度和偏振成像对比实验(a)普通强度成像(b)偏振成像Cooper等人于海上进行偏振成像探测实验，实验过程中研究者得知不同目标物的偏振特性在不同波段具有显著差别，并且目标的偏振信息会随着观测角度的变化变得更加丰富，但是目标物粗糙程度的增加会导致该目标的偏振信息减少[4]。Rogne等人采集了不同军事设备的偏振图像并进行研究，得知自然目标的偏振信息量少于人造目标[5]。这一重大发现使得在自然环境中的军事探测水平有很大程度上的提升。目前，主要有美国、以色列、荷兰、瑞典、英国、瑞士等国家开展了相关领域研究[6,7]。经历了几十年对偏振成像探测的研究，国外的研究方向一般为背景不同条件下检测地雷、探测军用帐篷、识别军用作战武器如车辆、坦克和飞机，以及对陆上和水下军事目标的探测与仿真、金属表面涂层的偏振特性分析、对周围环境如空气湿度、温度的偏振成像影响的研究[8,9,10]。尤其是美国在该领域具有雄厚的技术储备，对偏振成像技术的研究位于世界前列，将偏振成像探测理论和技术应用方面作为研究的工作重点，进行了大量实验和模拟仿真等研究工作，获得了丰富的偏振数据并进行了归纳总结分析[11]。相比国外，我国在复杂环境中进行多波段偏振成像探测技术的起步较晚。起先大部

【参考文献】：
期刊论文
[1]海雾和陆雾的光散射特性研究[J]. 杨玉峰,蒋明争,李挺.  电子测量与仪器学报. 2018(09)
[2]海洋气溶胶多光谱偏振特性研究[J]. 杨斌,颜昌翔.  光谱学与光谱分析. 2016(09)
[3]不同材质的偏振成像特性实验研究[J]. 白思克,段锦,鲁一倬,王欣欣,陈天威.  应用光学. 2016(04)
[4]复杂地物背景下的车辆目标激光主动偏振成像研究[J]. 徐飞飞,曾朝阳,陈杭.  激光与光电子学进展. 2016(05)
[5]海洋背景下气溶胶的偏振光散射特性研究[J]. 孙贤明,王海华,申晋,万隆.  激光与光电子学进展. 2016(04)
[6]大气气溶胶偏振遥感研究进展[J]. 郭红,顾行发,谢东海,余涛,孟庆岩.  光谱学与光谱分析. 2014(07)
[7]国外偏振成像军事应用的研究进展(下)[J]. 莫春和,段锦,付强,丁莹,祝勇,姜会林.  红外技术. 2014(04)
[8]国外偏振成像军事应用的研究进展(上)[J]. 段锦,付强,莫春和,祝勇,丁莹,杨帆,姜会林.  红外技术. 2014(03)
[9]偏振成像探测技术发展现状及关键技术[J]. 李淑军,姜会林,朱京平,段锦,付强,付跃刚,董科研.  中国光学. 2013(06)
[10]光谱偏振探测对伪装网的识别研究[J]. 王启超,汪家春,赵大鹏,马丽芳.  激光与红外. 2013(11)

博士论文
[1]烟尘和雾霾气溶胶凝聚粒子光散射及传输特性研究[D]. 黄朝军.西安电子科技大学 2018
[2]中国海洋上空气溶胶监测及时空变化特征研究[D]. 马玉娟.中国海洋大学 2012
[3]典型天气大气辐射传输特性研究[D]. 顾吉林.大连海事大学 2012

硕士论文
[1]基于大气散射模型的图像去雾算法研究[D]. 龚晓婷.长春理工大学 2019
[2]水下偏振成像及图像处理方法研究[D]. 鲍富成.长春理工大学 2019
[3]基于激光的水下目标偏振成像探测技术[D]. 王利杰.长春理工大学 2019
[4]偏振光在椭球粒子烟雾中的传输特性研究[D]. 于婷.长春理工大学 2019
[5]基于强度图像的偏振成像仿真研究[D]. 马悦.长春理工大学 2019
[6]海面油膜的机载偏振探测技术研究[D]. 王华林.哈尔滨工业大学 2019
[7]大气悬浮颗粒物的光散射特性研究[D]. 李挺.西安理工大学 2018
[8]基于暗通道先验的海边雾天图像去雾算法研究[D]. 霍海蒙.青岛大学 2017
[9]海雾下无人艇视觉系统视频图像增强技术研究[D]. 文杰.哈尔滨工程大学 2015
[10]海雾对青岛港通航安全和效益的影响及对策研究[D]. 王龙涛.大连海事大学 2014



本文编号：3101752