偏振探测的机理及应用

偏振探测技术已经成为一种重要的探测手段,本文探讨了偏振探测的机理,如物体的表面特性(粗糙度、色泽和电导率等)对光的偏振特性的影响,介绍了偏振探测技术在地物遥感探测、大气探测、水下探测、医学诊断、天文探测、目标检测、图像处理和军事等领域的应用.     

国外偏振成像军事应用的研究进展(下)

偏振成像探测技术作为一种新兴的光电探测技术,在目标探测识别及处理方面相对于传统的成像有着独特的优势,对于未来战争中应对日益复杂战场环境下目标探测与识别具有重大的意义,而特别受到了西方军事强国的重视。对近年来西方主要军事强国的偏振成像的技术进展和主要成果从物质偏振特性、偏振传输特性、偏振探测技术、偏振信息处理等4个方面进行回顾、总结和展望。本文是论文的下半部分,重点阐述①偏振成像探测方法,用于探测目标,获取偏振信息,提高成像质量;②偏振目标获取和处理,用于提高探测识别概率,降低虚警率。     

国外偏振成像军事应用的研究进展(上)

偏振是电磁波的重要特征,偏振是光除了波长、振幅、相位以外的又一重要属性。物质偏振属性能够为目标的探测和识别提供更多维度的信息。因而,偏振探测技术成为近年来备受关注的一种新型的目标探测方法。从偏振成像在军事上的研究和应用出发,对近年来西方主要军事强国的偏振成像的技术进展和主要成果从物质偏振特性、偏振传输特性、偏振探测技术、偏振信息处理等四个方面进行回顾和总结。本文是论文上半部分,重点阐述:1)目标偏振特性及仿真,用于区分不同目标及背景;2)偏振传输特性,用于穿透烟雾观察战场、增加作用距离。     

汗潜指纹紫外偏振反射特性研究(特约)

汗潜指纹是犯罪现场最常见的指印类型,具有特征消失快且不易被检测等特点。根据其特点,使用紫外偏振成像探测技术进行目标检测,相比传统强度图像,偏振参量图像可以提高目标对比度,有助于辨别不同背景中的目标。但紫外偏振成像探测技术对角度、波段及客体材料等较为敏感,所以通过设计合理的实验,分析了汗潜指纹紫外偏振反射特性随角度、波段及客体材料的变化特点。结果表明:汗潜指纹在不同角度下表现出规律的偏振特性;在系统提供的四个光谱偏振通道中,近紫外波段相比之下有很好的可重复性和区分性;不同客体材料偏振特性差异变化较大,对比分析样本的紫外偏振反射特性能有效提高潜指纹的探测和识别性能,为汗潜指纹紫外偏振成像探测技术提供依据。     

全偏振态同时探测实时彩色偏振成像技术

偏振光学成像技术作为一种新型的光学成像技术,通过对光波偏振特性的探测,增加了信息的探测维度,有利于全面、准确地获取目标的信息.文中阐述了偏振成像的探测方法,典型偏振成像系统的分类;详细介绍了一种基于Stokes矢量方法的分孔径全偏振态同时探测的实时彩色偏振成像相机;利用该相机进行了全偏振度成像实验和偏振去雾成像实验.实验表明全偏振态同时探测偏振成像技术在提高成像探测距离、目标细节获取及恢复等方面具有一定优势,能够为现代光学成像探测系统提供重要的技术补充.     

基于超表面操控的偏振信息探测技术研究进展

偏振是光的固有属性,当光与物质发生相互作用后,通过解构偏振态变化,可以获取材料组成和结构的重要信息。这一特性使得光的偏振具有很高的研究价值和应用前景。近年来,偏振成像、偏振信息等研究领域蓬勃发展,引起国内外学者的广泛关注。高效地获取偏振信息是该领域发展的关键技术,然而传统的偏振信息探测及获取方案有着各种不足,制约了偏振信息技术的持续化发展。超表面技术使得人们得以根据需求操控光的相位、振幅、偏振等,同时具有微型化和集成化的优势。文中以全矢量偏振信息的获取为出发点,以基于阿基米德螺旋结构的圆偏振探测器为引子,主要介绍基于超表面结构实现偏振信息探测技术的发展过程及研究现状,包括金属超表面偏振探测器、介质超表面偏振探测器以及超表面偏振成像等研究内容,最后展望了基于超表面结构的偏振信息探测技术未来的发展趋势。     

红外偏振成像探测技术及应用研究

红外偏振成像探测技术针对复杂环境中识别探测目标具有明显的优势和广阔的应用前景。首先分析了研究红外偏振特性的必要性和紧迫性,阐述了红外偏振成像具有"凸显目标、穿透烟雾、辨别真伪"的独特优势;其次概括了国外红外偏振成像技术的研究历程和试验进展;在此基础上,重点研究了目标起偏、信道环境下的偏振传输、全偏振图像探测三个方面的主要科学问题,并指出了重点研究内容和关键技术;最后,对红外偏振成像技术在军、民若干领域的应用前景进行了展望。     

基于水面特征波纹的潜艇多波段光电偏振成像探测性仿真研究

潜艇探测技术是海疆国防急需的关键技术,潜艇的“直接”和“间接”成像探测往往都涉及到水面波纹的检测问题。基于偏振成像的探测方法能有效地探测水面的三维波纹面形,其中对水面偏振特性的检测与计算是面形重建的重要一环。建立了水面光电偏振模型,对不同气象条件、水温下昼夜可见光与红外波段水面偏振特性进行了仿真分析,结果显示水面可见光和短波红外波段偏振主要是s偏振,中波/长波红外波段偏振是p偏振;随着入射角的增大,偏振度先增大后减小,且水面红外偏振度随着温度的升高而增大。搭建了基于Stokes矢量的偏振成像检测系统,对可见光波段、中波红外和长波红外波段的水面偏振度进行了实验测量,仿真结果与测量结果基本一致,证明了光电偏振探测模型的有效性。分析了常见波段偏振成像探测的特点,可为水面偏振特性的分析及计算提供理论仿真和实验方法。     

红外偏振在目标探测识别中的研究进展

简要论述了红外偏振成像技术的特点及其优势,并分类讨论了红外偏振成像系统的结构;随后,重点介绍了红外偏振技术在国内外被应用于目标探测与识别方面的研究进展;最后,基于红外偏振技术的特性,提出了采用圆偏振光进行目标探测识别的概念。     

红外偏振探测的机理

偏振探测技术已经成为一种重要的探测手段,其机理研究对红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义.综述了偏振产生的机理,如反射、热辐射和散射,分析了物体的表面特性如粗糙度、色泽和电导率等对光的偏振特性的影响,并借助多人的实验加以辅证.发现当入射角等于布儒斯特角时,反射光的线偏振度达到最大值;多次散射使光的偏振方向不断偏转,经统计平均后降低了反射或散射光的偏振度;亮的粗糙表面的反射光以多次反射为主,表现出较小的线偏振度;通过检测反射光偏振角的相位差可以确定目标是金属还是绝缘体.     

红外偏振成像在伪装目标识别中的应用研究

红外偏振成像技术可以提高探测伪装或隐身目标的能力。作为对抗红外隐身的侦察手段,它已成为国内外研究的重要内容。通过分析红外偏振成像的进展,提出将红外偏振成像技术应用于目标检测。为了研究伪装目标的偏振散射特征,利用红外偏振成像系统对覆盖和未覆盖军用三色迷彩伪装网的目标场景进行了探测研究。研究发现,红外偏振成像可以作为探测伪装或隐身目标的新途径,其成像效果较好。此外还证明偏振探测技术对复杂背景中低反射率伪装目标的独特识别优势在中红外波段同样成立,而且偏振角成像对伪装网的外形特征非常敏感。     

高分辨雷达信号极化检测研究

本文针对高分辨雷达体制提出了横向极化滤波的概念,利用它进行了雷达信号的极化检测研究,获得了良好的检测效果.给出了检测性能与横向极化滤波器组参数之间的函数关系,证明了雷达检测性能的极化域最优化问题实质上可以归结为一个SINR极化滤波问题.     

偏振遥感的研究现状及发展趋势

偏振遥感以目标辐射能量的偏振特征作为探测信息,能够很好地分辨目标上低反射区域和目标轮廓,在复杂的背景中提取目标的三维信息,解决传统遥感所不能解决的大气探测和伪装识别方面的问题.本文介绍了偏振遥感的基本原理,详细阐述了偏振遥感仪器、数据处理和目标偏振特征的国内外研究现状,并指出了偏振遥感的未来发展趋势.     

可见光波段的矿石多角度反射偏振特性研究

为了研究矿石的多角度偏振反射特性,采用改变光源入射角和探测角的方法,测量矿石在可见光波段的反射偏振光谱,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,矿石的偏振度在可见光波段受波长影响较小,偏振度大小稳定,而入射角和探测角对矿石的偏振度光谱影响显著;随着入射角和探测角的增大,矿石均表现出先增大后减小的趋势,最大值出现在布儒斯特角附近;当入射角和探测角在55°~65°范围变化时,矿石偏振度差异显著,其中因组成颗粒较小结晶程度较高的玉髓偏振特性最强,而非晶质结构的蛋白石偏振特性最弱。该研究利用偏振度对矿石进行鉴别和分类,具有一定的可实行性,这为矿石检测提供了新的途径。     

极化信息在雷达目标检测中的得益分析

极化是电磁波的基本属性之一,目标在反射电磁波的同时会改变电磁波的极化状态,其变极化效应蕴含了目标的特征信息,充分利用极化信息可以有效提高雷达系统的反杂波、反隐身、目标识别和抗干扰性能。文中针对雷达单极化、双极化和全极化测量体制,从目标的散射结构出发分析了极化信息对雷达目标检测信噪比的改善程度,为雷达极化方式和极化测量体制的选择、极化检测算法的优化设计等应用提供了有益参考和理论指导。     

Degree of polarization detection: a dual‐polarized antenna based spectrum sensing algorithm for cognitive radio

A new spectrum sensing algorithm‐degree of polarization (DoP) sensing algorithm is proposed in this paper. By exploiting a pair of dual‐polarized antenna at the receiver, DoP of the received vector signal is estimated and utilized to detect the presence of primary users based on the polarization characteristics of electromagnetic waves. The dual‐polarized narrowband and broadband systems are both considered for DoP detection. In theoretical analysis, we derive the probability of detection, the probability of false and detection threshold of the proposed algorithm. It is shown that our algorithm overcomes the noise uncertainty problem. Considering the polarization‐sensitive channel impairments, the impact of polarization mode dispersion on DoP detector is discussed. This method can be utilized for various signal detection applications without requiring the knowledge of signal, transmission channel, and noise power. In simulations based on wireless microphone signals, by applying polarization information signal carries, DoP achieves a better detection performance than arithmetic‐to‐geometric mean detector, the maximum‐to‐minimum ratio eigenvalue detector, and energy detector with noise uncertainty. The simulations based on digital video broadcasting‐terrestrial signals are also presented, which may show the detection performance of the proposed method may be affected by polarization mode dispersion. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

伪装材料的偏振散射光谱研究

采用多波段偏振CCD相机在光学与红外波段测试了镜面反射方向伪装材料的偏振特征.研究了不同入射条件下具有粗糙表面的伪装材料的偏振散射过程,得到了材料的偏振散射光谱.在镜面反射方向,伪装材料表面具有高的线偏振度,而草地背景的线偏振度很低.利用Kirchhoff近似理论分析了粗糙表面的偏振散射过程,分析结果与实验测试的偏振光谱相一致.由于伪装材料与背景的偏振散射光谱不同,因此利用偏振信息成像能够识别复杂背景中的伪装目标.偏振遥感在伪装目标识别方面具有重要的军事应用价值.     

地物散射光偏振特性研究

利用镜面反射模型,在可见光和近红外波段内,在自然光照条件下,对铝板和水泥地面对s光和p光的反射率以及反射光的偏振度、光强对比度和偏振对比度进行了理论推导和数值计算。研究表明,在自然光照条件下,目标的偏振特性来源于其对8光和p光反射能力的差异,这种差异受到入射角度、入射波长、目标表面的粗糙度以及目标表面材料折射率等因素的影响,并直接影响着目标和背景反射光光强对比度和偏振对比度的大小。目标与背景材料表面特性的研究对复杂背景下目标的有效探测具有重要的理论意义和应用价值。     

时变电磁波瞬态极化投影矢量的数字特征

瞬态极化概念是描述时变电磁波极化动态变化特性的重要手段.在正态假设下,研究了时变电磁波瞬态极化投影矢量(IPPV)的概率分布和均值、方差、混合二阶矩等数字特征,得到了电磁波IPPV一些重要统计性质.分析了JPPV相对于Stokes参数表征的优势.证明了电磁波在特征极化基上IPPV的3个分量互不相关,得到了IPPV的数字特征随波的极化度的变化关系.这些工作为随机性散射波或辐射波的极化特性分析提供了有用工具,对雷达目标动态极化散射特性表征、目标检测、目标特征提取与识别等领域的研究具有启发意义.