基于全偏振信息探测的海空背景图像去雾关键技术研究

发布时间：2022-01-07 02:00

　　近年来,随着光电成像技术的发展与应用需求的不断增加,成像方式的多元化需求日益强烈。偏振成像作为一种新型的目标探测方法,在其与传统的可见光成像和红外成像技术等相结合的过程中突显出了其独特优势。偏振成像技术在获取目标的二维强度信息的基础上,增加了偏振信息维度,有效利用偏振信息及偏振特性,可提高航空侦察对海上目标的探测和识别的能力,增大成像系统的工作距离,突破使用条件和环境限制,具有广泛的应用潜力。海上偏振成像技术的应用可有效地提高目标与背景之间的对比度,增强对海上目标的探测和识别的能力,然而由于受到海上复杂背景环境的影响,如太阳耀光,海面杂波,海雾等其他因素的干扰,导致海上目标识别难度增大,作用距离降低。因此,十分有必要展开基于偏振成像技术的海上图像去雾处理的相关研究工作。已知全偏振成像技术可在线偏振成像的基础上探测目标场景的圆偏振信息,在一般情况下自然目标场景的圆偏振很弱,因而在非人造目标探测中一般仅采用线偏振探测,而在海域背景下,圆偏振特性与线偏振特性均有较强的响应,因此,全偏振探测更加适合于从海域背景中凸显目标,同时,包含圆偏振的全偏振信息在雾、霾、烟尘等传输环境下作用距离更远,因而... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

基于偏振信息去雾效果图（a）强度图像（b）基于特征的ICA去雾

第1章绪论9法、斯托克斯矢量法和空间频率分离法。图1.4大气物理退化模型Figure1.4Atmosphericphysicaldegradationmodel2001年YoavY.Schechner等人首次提出了偏振差分成像去雾法。差分成像法是在成像镜头前引入线偏振片，当旋转偏振片时，景物图像会表现出明暗交替变化，采集出最暗和最亮的场景图像，对这两幅图像进行差分成像可以获得去雾效果。值得注意的是，偏振差分成像去雾法建立在三个近似条件的基础上：1）该方法主要研究场景光强信号的衰减和附加的天空光的退化问题，对图像模糊问题不做处理；2）对于引起图像模糊和偏振度的降低现象仅考虑单散射作用，而不计算多次散射效应；3）假设对于远距离目标成像时，从场景物体发出的光不具有明显的偏振特性，而天空光是部分偏振的。因此，该方法随着天空光的偏振度降低，其稳定性也会降低，为得到更好的去雾效果，需要建立包含多次散射效应在内的更精确的散射模型。为了避免偏振差分成像去雾方法中主观判断图像明暗的不准确性，2015年梁健等人进一步提出了基于斯托克斯矢量的偏振去雾法，其基本原理如下，由于受大气散射的影响，目标场景的直接反射光的偏振信息到达探测器时变得很微弱，因此假设场景光为非偏振光，已知偏振度信息中包含了场景光和天空光，而偏振角中几乎没有场景光信息，那么利用偏振角来估算天空光将更加准确[55]。该方法首先采集同一场景不同偏振方向的图像，为便于计算通常选取三幅偏振方向分别为0°、60°、120°的偏振图像，或者是四幅偏振方向分别为0°、45°、90°、

由麦克斯韦方程推导可知，平面光波作为一种横电磁波，它的传播方向与光场矢量的振动方向相互垂直，并且光场的振动方向在与平面光波传播方向垂直的平面内通常不是对称分布的，这种不对称的特征被称为光波的偏振特性，偏振特性是平面光波的横波性区别于纵波的最显著的标志。 空间光任意一点的光场矢量 E 的末端随光波的向前传播发生连续改变，根据光场矢量末端在垂直于传播方向的平面内的投影轨迹不同，将偏振光归类为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。如图 2.1 所示为各偏振光光场矢量传播示意图，由此可以直观看出偏振光的形成过程。

【参考文献】：
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本文编号：3573584