基于分焦平面法的激光水下目标偏振成像技术研究

发布时间：2024-10-04 19:56

　　水下目标检测是军事方向的重要研究领域。偏振光谱成像技术作为一种新兴的目标检测技术,具有偏振成像和光谱成像的优势,其目标图像包含了偏振和光谱的特征信息,与常规的强度或光谱目标图像相比,可抑制背景噪声,提高水下目标检测能力。本文根据偏振光谱探测原理,搭建了基于分焦平面法的水下偏振光谱成像系统,该系统主要由激光器、偏振片、1/4波片、液晶可调谐滤波器(LCTF)、分焦平面偏振相机组成,可以在同一时间获取水下目标的多个角度的偏振图像,并通过调谐液晶可调谐滤波器实现对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个波段的偏振探测,然后通过提取目标图像的偏振与光谱信息,对图像进行偏振光谱融合处理,提高水下目标探测能力,实现对水下目标的检测,得到所预期的图像。结果表明,本文所得到的融合图像与传统的光强度图像相比,在图像衬度与质量上有着明显的提升。此外,通过水下探测实验,研究水体泥沙浓度、水下目标材质和不同波段水下目标等因素对水下目标偏振光谱成像的影响。实验结果表明,与传统光强度探测结果相比,本文提出的基于分焦平面法的水下偏振光谱成像系统能更好的获取水下目标的相关信息;水中泥沙浓度对偏振图像获取影响较大,但在泥沙浓度较...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 偏振光谱成像研究现状
        1.2.2 水下目标偏振成像研究现状
    1.3 论文的研究内容及章节安排
第2章 水下偏振光谱成像机理研究
    2.1 激光水下成像特性研究
    2.2 成像偏振探测原理
        2.2.1 光的偏振特性
        2.2.2 偏振光的描述方式
    2.3 成像光谱探测原理
    2.4 偏振光谱成像技术实现方法
        2.4.1 偏振态的调节
        2.4.2 光谱波段的调节
    2.5 本章小结
第3章 水下偏振光谱成像系统总体设计
    3.1 分焦平面法水下偏振光谱成像原理
    3.2 水下偏振光谱成像系统总体方案设计
    3.3 激光发射子系统结构设计
    3.4 成像探测子系统结构设计
        3.4.1 分焦平面偏振相机
        3.4.2 液晶可调谐滤波器
    3.5 偏振图像提取与计算软件
    3.6 本章小结
第4章 水下偏振光谱目标检测算法
    4.1 水下目标成像影响因素
    4.2 图像预处理
    4.3 偏振光谱图像目标检测算法
        4.3.1 常用的异常检测算法
            4.3.1.1 异常检测统计假设模型
            4.3.1.2 低概率目标检测算法
            4.3.1.3 RX检测算法
        4.3.2 多检测器最大熵融合异常检测算法
        4.3.3 基于偏振和光谱特征的融合检测算法
    4.4 图像评价指标
    4.5 本章小结
第5章 实验验证与结果分析
    5.1 水下目标偏振成像实验设计
    5.2 水下目标偏振成像特性实验验证
        5.2.1 不同泥沙浓度水下目标偏振成像实验
        5.2.2 不同材质水下目标偏振成像实验
        5.2.3 不同波段水下目标偏振成像实验
    5.3 偏振光谱目标检测算法结果与分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：4007081