水下目标自然光偏振成像的研究

采用白炽灯作光源、面阵CCD作探测器,用圆偏振和线偏振技术并且改变光源能量对水下目标进行成像。通过比较图像清晰表明用自然光照明无论是采用圆偏振技术还是采用线偏振技术都可提高水下目标成像的清晰度和成像距离,且当偏振条件一定时适应提高光源强度能使图像变得更清晰。     

基于偏振成像的水下图像复原技术研究最新进展

在水下环境中,悬浮的散射颗粒对光场的散射和吸收作用导致成像清晰度显著下降。基于偏振成像的水下图像复原技术是实现水下清晰成像的有效方法之一。该技术利用散射光的偏振特性,分离场景光和散射光,估计散射光强和透射系数,实现成像清晰化。近年来,偏振成像技术已广泛、高效地应用于水下图像复原和水下目标识别等诸多领域。水下偏振图像复原技术作为光学成像技术和图像处理技术的交叉领域,引起了广泛的关注并取得了大量优秀的研究成果。文中主要介绍了基于偏振成像的水下复原技术的基本原理、偏振信息处理方法和最新发展现状,综述了近年来偏振水下图像复原技术代表性的改进型方法。     

水下偏振成像技术研究及进展

受水体自身吸收和悬浮颗粒强散射的作用,水下光学成像存在严重的“帷幔效应”,造成场景中目标细节信息被淹没在背景散射光中,图像对比度大幅降低.由于目标和背景信息所具有的唯一性和差异性,从光场的偏振特性发展出的水下偏振成像技术可以对水下背景散射光进行有效抑制,利用目标信息光与背景散射光的偏振差异特性将二者有效分离,实现清晰化...     

激光水下目标单脉冲成像探测技术研究

从理论上对单脉冲成像系统的成像性能,包括成像能力、成像分辨率和成像帧速作了简要分析和计算.对单脉冲成像的实验系统和部分关键技术,如像增强、距离选通、降噪等作了具体介绍和技术分析,关键技术效果通过所示实验结果来具体说明.其试验及结果在国内属于首次公布. 实验研究清楚表明:激光水下目标单脉冲成像在理论和技术上是可行的,与其它成像手段相比具有明显优势,如何针对大目标、复杂目标、远距离目标以及较混沌水质实现单脉冲成像和目标识别是该课题技术研究的新内容.(OC29)     

基于激光偏振技术的海洋牧场水下成像技术研究

良好的水下视觉环境是推动海洋经济发展的前提,海洋牧场的建设对水下成像技术提 出 新的要求,但是受水体环境吸收及散射影响,光信息丢失严重,用常规光学成像方式进行水 下 图像获取会有可视距离短,图像模糊不清,对比度低等缺点。为解决海洋牧场水下成像清晰 度 低的问题,提出一种通过532 nm激光光源与偏振技术相结合的方法并 集成了一款水下相机。 532 nm波段的绿色激光光源在水体环境中受到水体影响较小,传播效 果更佳,偏振成像技术在去 背景光散射中应用广泛,采用532 nm激光光源与偏振成像技术相结合 的方法进行水下图像的获 取,并在模拟海水环境的水池中进行了海参图像获取的实验,实验结果证明在某一偏振角度 下, 532 nm激光光源与偏振成像技术相结合的方式获取的海参图像相比于 自然光下获取的原图像对比 度、清晰度更高,含有的图像信息更加丰富,验证了此方法在水下成像的可行性。     

基于自适应背景光提取的水下偏振去散射成像方法（特邀）

水下成像技术在水下目标探测和识别领域具有重大研究价值,而传统水下偏振成像技术往往无法同时满足成像质量与成像实时性。针对传统水下偏振去散射成像带来的数据量大、处理时间长等问题,提出了一种水下目标的快速、实时去散射清晰化偏振成像方法。该方法利用了背景光偏振度与目标光偏振度的差异性,用于自适应的快速获取背景散射光区域,同时延续了目标整体偏振度一致这一假设,利用加权直方图均匀化方法通过调整图像灰度级的动态范围,对不同频次的灰度级进行加权处理,得到更符合人眼视觉效果的图像。实验结果表明,快速水下偏振去散射技术在提升成像质量的同时有效的增快了处理时的运算速率,在水下工作中具有良好的应用前景。     

激光水下成像技术及其进展

介绍了近年发展起来的三种主要的激光水下成像方法，即常规水下激光成像、高分辨率水下激光三维成像和偏振激光成像，分析了它们各自的工作原理、特点以及各自的发展状况。     

水下偏振清晰成像方法综述

水下成像环境复杂多变,在水下视觉的研究中会遇到许多典型的问题:在复杂的光学环境中,水下成像质量急剧下降,传统成像方法中常用的诸如颜色、亮度等特征衰减严重,难以有效地提高水下成像的质量。偏振成像可以对水下散射进行有效抑制,在水下成像环境中,分析目标信息光、后向散射光和前向散射光相应的偏振特性,针对性地解决不同分量对图像的影响进而实现图像质量的提高。基于水下成像物理模型、偏振成像原理详细阐述了水下偏振成像原理,着重论述了几种经典的水下偏振成像方法,总结了当前基于偏振特性的水下成像技术,并对其实际效果进行评价分析,依据现有的水下偏振成像技术的优缺点和实际成像效果对水下偏振成像技术的未来发展进行总结展望。     

采用条纹管激光成像系统的偏振成像实验

采用条纹管激光成像系统的激光偏振成像是对现有的条纹管激光三维成像的进一步延伸,如果在充分利用该成像系统获得的强度像和距离像的基础上,再加上偏振信息,则能实现对目标高精度的探测和识别.对采用条纹管的激光偏振成像进行了初步的实验研究,提出了两次测量的偏振成像实验方法,处理了实验中获得的几种特定目标的条纹图像,得到了目标的强度像和偏振度图像,并进行了比较.结果表明:偏振度图像比强度像对比度高,克服了光源辐照不均匀的缺点.证实了偏振成像的可行性,为完善成像实验系统,提出了用一次测量就能完成偏振成像的实验方法,融合强度像和偏振度图像的处理方法将实现对目标更高精度的探测.     

脉冲激光干扰面阵CCD成像系统的实验研究

为了研究脉冲激光对面阵CCD的干扰效果,采用近场模拟实验的方法,设计了重复频率脉冲激光干扰CCD成像器件近场实验。当CCD器件表面接收激光功率密度达到2.97mJ/cm2时,观察和记录了CCD器件串音饱和现象;当CCD摄像机电子快门打开时,除发射窗口有激光光斑图像外,激光脉冲在激光器出光口竖直方向也会形成偏离出光口位置的漂移光斑图像。分析了CCD摄像机电子快门作用机理及图像信号转移方式机理,并对光斑漂移现象给出了合理解释。结果表明,重复频率脉冲激光可使CCD图像上出现漂移光斑而对图像形成干扰。这为重频脉冲激光干扰CCD的研究提供了理论基础和初步实验验证。     

水下目标圆偏振成像及最远 成像距离的计算

报道了用圆偏振技术进行水下目标成像结果并分析了用圆偏振技术提高图像清晰度的原因:推导了水下目标最远成像距离的计算公式,在衰减常数α为0.5的水体中,目标放在1.5m处,测量出用圆偏振成像系统成像所得图像对比度C为4.1,通过r0和C可计算出圆偏振成像系统的最远成像距离r为1.92m,与实测距离相差0.08m,相对误差为4%。     

圆偏振光偏振复用激光通讯系统

提出了一种采用圆偏振光的偏振复用通讯系统。其基本设想是信号光在空间中以左 旋和右旋圆偏振光的形式进行传播,在接收端将这两种偏振光区分并分别接收。本文详细论证了在两个相对运动点之间采用圆偏振光实现偏振复用激光通讯的可行性。     

基于偏振复用技术的激光二极管光纤耦合方法

光纤耦合输出的高功率激光二极管(LD)模块作为光纤激光器的抽运源已经得到了广泛应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管输出功率,提出了利用激光二极管输出光束的线偏振特性,采用偏振复用技术,将两只高功率激光二极管输出光束经准直、复合、聚焦的光纤耦合方法。利用光线追迹法,分析了圆柱透镜对激光二极管发散光束的准直特性,并讨论了柱透镜的安装距离对准直性能的影响。根据激光二极管和光纤的相关参数设计了聚焦透镜组。采用这种方法将两只输出波长为980 nm的高功率激光二极管输出光束耦合进数值孔径0.22,芯径100μm的多模光纤中,当工作电流为4.5 A时,光纤激光连续输出功率为6.36 W,耦合效率大于78%。     

激光辅助照明主动近红外成像系统

研制了一种激光辅助照明主动近红外成像组件。该组件使用半导体激光光纤耦合器件作为夜视光源,通过其在暗场自然环境下的成像验证了光源补光性能和选用的CCD芯片对特定波段光源具有较高的响应度。该组件可实现全天候成像,不受外界照度的制约,可广泛应用于科研、监控等领域。     

激光的偏振与量子计算中的量子态

激光光子的水平偏振和竖直偏振分别视为量子位的两个状态。研究激光的偏振态作为量子态的方法以及偏振器的量子逻辑功能。     

水下激光成像及主要参数的理论计算

利用双流辐射理论，导出了信号光辐射照度的表达式。从理论上计算了同步扫描系统的信号光和后向散射光传到探测器的辐照度与衰减长度的定量关系。减小视场角和增大光源到探测器的距离可增成像距离。     

随机分布多粒子侧向散射光偏振特性分析

为了研究随机分布的复合多粒子侧向散射光偏振度和粒子直径大小之间的关系,采用直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性散射介质的实验方法,进行了理论分析和实验验证,取得了直径0.22μm的粒子侧向散射光强在不同深度、不同角度的偏振度和直径0.22μm或0.494μm的粒子在3种浓度中侧向散射中水平偏振度、垂直偏振度的数据。结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感,直径小的粒子其散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子。这一结果对多粒子存在状况下的粒子直径检测是有帮助的(尤其适用于粒子直径小于1μm的情况)。     

微粒直径及直径分布的激光测量技术

本文较全面地介绍了微粒直径及直径分布的激光测量技术.详细讨论了光全散射法、光角散射法、衍射法及激光脉冲全息法的测量原理、适用范围及其发展.研究结果表明,光学法测粒具有测量粒度范围广、重复性好、精度高、不接触样品、不要求导电介质以及测量时间短并可在线实时测量等优点.     

距离选通在水下激光成像系统中的应用

介绍了距离选通水下激光成像技术的原理及其技术进展,并具体设计与实现了一种新型的水下激光成像系统。距离选通成像方式是一种减小水介质后向散射的有效方法,利用水介质对可见光光谱的低损耗窗口效应,采用蓝绿波长的脉冲激光器提供主动照明,CCD作为接收器,可在提高目标场景照度的同时,减小后向散射的影响,实现水下距离选通激光成像。实验证明,水下距离选通激光成像技术可以克服传统水下成像的缺点,具有成像清晰,对比度高,不受环境光源的影响等优点,已成为国内外重点研究的关键技术。