红外偏振图像的目标检测方法

红外偏振成像探测通过对目标辐射和反射偏振态的探测,针对传统光学无法解决的问题,在目标检测方面取得高精度的结果,特别是在军事探测中,能够快速地将混杂在自然背景下的人造目标检测出来,以增强对目标的识别。偏振探测中所依据的强度、偏振度及偏振角信息反映出的不同物理特性,具有很强的冗余性和互补性。针对该特性,提出一种红外偏振图像的目标检测方法:首先使用Mean-Shift算法对红外图像和偏振度图像进行聚类处理;然后利用DS证据理论将聚类后的红外图像和偏振度图像中的物体信息充分结合,以区分目标与背景,达到目标检测的目的;最后通过仿真实验图像与小波融合图像结果的对比表明该算法的优势。     

基于红外偏振成像的目标检测技术

红外偏振成像技术是利用物体偏振度上的差异来对复杂背景下的目标进行探测的。在战场上,由于人造物体和自然景物在偏振度上存在差异,红外偏振成像技术能够提高人们对自然景物及伪装的辨别能力。首先介绍了偏振成像理论及其系统的结构组成,然后对基于偏振图像处理的目标特征提取过程进行了分析,并对偏振图像像质评价方法以及图像融合、分割和特征提取方法进行了研究。最后给出了国外基于偏振成像目标检测技术的应用研究情况,并指出了该技术在军事领域中的应用价值。     

沙漠背景下红外偏振图像目标检测方法

红外偏振成像探测同时探测目标的强度辐射与反射偏振态,可以获取传统光学无法获取的目标。偏振探测获取的偏振度、偏振角等信息反映不同的物理特性,与强度图像有较强的互补性。针对该特性,提出一种沙漠背景目标红外偏振图像检测方法。使用一种改进的核模糊聚类算法对红外图像和偏振图像进行聚类处理;利用稀疏融合方法将聚类后的红外图像和偏振度图像中的物体信息充分结合,以区分目标与背景,以达到目标检测的目的。实验表明,提出的检测方法相对小波融合和拉普拉斯金字塔融合结果噪声更低、细节更清晰。     

长波红外偏振图像信息的提取与增强

基于长波红外偏振成像探测技术在目标检测识别领域的优势,本文搭建了长波红外偏振成像探测系统,采集了室内外典型目标的长波红外偏振图像,提取了三类典型目标的斯托克斯矢量、偏振度、偏振角以及两个组合特征δ与ρ等图像信息,并对其特点进行了详细分析。基于对图像偏振信息的解算,提出了一种目标背景对比度增强方法。实验证明该方法可行且有效。     

用于海面目标探测的中波红外实时偏振成像系统研究

海面的强镜面反射导致强烈太阳耀光,造成海面目标探测中目标丢失.针对该问题,利用渥拉斯顿棱镜的分光特性及海面杂波的偏振特性,设计了一种中波红外实时偏振成像系统,经分光在同一探测器上获得两幅偏振态相互正交的目标场景偏振子图像.并通过偏振子图像计算场景偏振度,结合目标与背景的偏振特性差异,为准确识别目标提供依据.结果表明,该系统能够有效抑制太阳耀光,并能够充分利用偏振度实现目标探测.     

典型背景和目标的长波红外偏振成像实验研究

红外成像可以获得目标的强度信息,偏振成像可以获得目标的偏振信息,二者结合更有利于目标的探测识别。实验选用天空中飞机、海面上船只、草地上车辆三种典型自然背景下的典型目标作为研究对象,并利用自行研制的四通道同时长波红外偏振成像系统实现图像采集。实验结果表明,相对于传统的长波红外成像,长波红外偏振成像具有以下优势:长波红外偏振度图像在一定情况下具有更高的图像对比度,有利于目标的探测识别;长波红外偏振角图像可以突出目标细节,有利于观察者对场景内容的理解;长波红外偏振度和偏振角图像在一定情况下可以抑制杂波干扰,有利于杂波情形下的目标成像研究。     

基于偏振成像的红外图像增强

针对红外图像对比度低,细节纹理较弱的特点,利用物体偏振特性提出基于偏振成像的红外图像增强方法,即获取红外偏振度图像并与源光强图像融合。首先,分析了偏振成像理论,利用偏振成像技术获取偏振图像。其次,为了能够充分获取偏振度图中的信息,运用剪切波变换对图像进行多尺度分解。最后,采用区域特征匹配融合策略,得到增强图像。为测试方法的有效性,搭建实验装置,进行实拍图像实验。主观与客观评价结果均表明,增强后的图像较原图像具有更加丰富的图像细节与偏振目标信息,对目标识别与探测具有重要意义。     

基于偏振成像和图像融合的目标识别技术

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术.实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并利用图像融合技术计算了目标的Stokes图像和偏振度图像.结果显示:偏振成像有效地滤除了杂乱背景散射光的影响,明显提高了目标成像的对比度和分辨率.所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率.     

基于频域显著性分析的红外小目标检测算法

针对复杂背景下的红外小目标检测问题,提出一种基于频域显著性分析的小目标检测算法。算法利用红外图像中目标在频域内相较于背景更加显著的特点,通过频域显著性计算得到红外图像的显著图,消除部分背景杂波干扰,然后通过自适应阈值分割显著图,提取出感兴趣区域,进一步在感兴趣区域中计算多尺度窗口的显著度,从而完成小目标的检测。从理论上分析了算法的有效性,并利用典型的红外图像进行了实验,实验结果表明,所提算法能够很好地完成低信噪比条件下的红外小目标检测。与其他方法相比,在保证目标检测准确率的前提下,所提算法简单有效、复杂度低、计算效率高,满足实时性要求。     

分时型长波红外高帧频偏振成像实验研究

为了弥补传统分时型长波红外偏振成像系统不能实时探测的不足,本文通过采用超高速高定位精度旋转轮,在分时型红外偏振成像装置的基础上,实现了准实时动态高温目标偏振度图像的探测。采用超高速高定位精度旋转轮,快速带动偏振片旋转,改变了目标信息的偏振态,红外相机同步采集图像数据,每4幅不同角度的光强图,解算出偏振度图,循环此过程,得到运动目标偏振度视频数据,使装置能够实现运动物体的偏振探测。利用软件控制整个装置成像过程,由于实验所用红外相机帧频的限制,所以整个装置实现了15帧/s的目标偏振度探测,得出目标偏振度变化曲线,以及强度图与偏振度图的融合结果。本文研究的基于高速旋转轮的分时型长波红外偏振成像,在具有传统装置优点的基础上,可以实现探测15帧/s的动态高温运动目标的偏振度图像。该装置在未来的火场救援、燃烧诊断和高温目标的精细成像等领域,具备潜在应用价值。     

红外偏振成像下的弱小目标检测

为了验证红外偏振成像在海杂波中检测弱小目标的可行性,开展了海背景下的红外偏振成像实验。使用未装偏振片和加装偏振片的红外热像仪对海杂波背景下的弱小目标进行了探测,同时采集了相应状态下的数据。为了验证偏振片对海杂波的抑制效果,对采集的数据进行了图像处理。从没有加装偏振片的红外热像仪数据中无法提取测试目标,而从加装偏振片后的红外图像数据中通过图像增强、中值滤波以及边缘检测的图像处理手段提取出了测试目标。     

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。     

采用中波红外偏振成像的目标探测实验

目前国内红外偏振成像技术的研究尚处于初步的实验阶段,需要开展具有针对性的红外偏振成像实验.以支撑红外偏振成像理论和技术的研究.基于高灵敏度的中波制冷焦平面探测器,搭建了中波红外偏振成像系统,并针对特定场景中的典型目标,开展了红外偏振成像实验,获得了有效的实验数据和成像规律,并基于HSV颜色空间对偏振信息图像进行了融合再...     

航空偏振相机的光学偏振特性实验研究

利用大孔径积分球辐射光源系统对航空偏振相机的偏振特性进行了实验研究,以各偏振工作波段中0°放置的偏振通道为基准,选取航空偏振相机中心视场64×64像素点计算并校正了各偏振通道中偏振片／滤光片的强度透过率差异;并进一步测量了航空偏振相机光学系统自身的起偏度,通过最小二乘法多项式拟合,给出了各偏振工作波段的偏振度随视场角的...     

光纤偏振模色散的不稳定性

分析了偏振摸色散波动的机理,探讨了光纤铺设、天气条件对PMD波动的影响:一般海底光缆和地下光缆因受环境影响比较小,所以PMD波动较小,易于补偿;架空光缆因受环境影响比较大,尤其受气温变化的影响较大,所以PMD波动也较大,对其补偿要困难一些。在设计的偏振模色散补偿系统时,应该考虑具有足够的自动调节的补偿量,其调节速度也应该达到PMD的波动速度。     

雷达极化测量技术

极化信息同雷达信号中的幅度、相位、频率、波形一样,是雷达信号的一个重要参量。不同的辐射源,其极化方式也不同,测量电磁波信号的极化方式对辐射源信号分类、识别都具有重要意义。基于此,提出了用一对正交天线来测量辐射源的极化,通过对此方法进行Matlab仿真实验,并分析实验结果,证明了理论模型和算法的正确性,同时阐述了此方法的优缺点。     

基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成,需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响,进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型,推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式,得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型,通过合理简化偏振信息表达式,仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致,为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。     

一种新型偏振态综合仪的实验研究

提出一种新型的偏振态综合仪的实现方案。该方案通过激光光源、线性起偏器、可旋转的1／4波片（QWP）和可旋转的1／2波片（HWP）的组合实现任意偏振态（SOP）的产生。利用二维平面几何方法,从理论上分析了该方案的正确性并推导出了相应的控制算法。实验结果表明,该仪器可以高精度产生任意SOP,且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点。该仪器在研究偏振相关效应对光纤通信系统和光器件的影响具有重要应用价值。     

10Gbit／s光纤通信系统偏振模色散动态补偿技术

分别用固定长度保偏光纤和可变光延迟线实现偏振模色散(PMD)补偿的实验。从理论和实验上分析了射频电功率随差分群延迟(DGD)的变化，实验给出了两种补偿方案的补偿前后的眼图。对固定补偿和动态补偿各自的特点进行了分析比较。固定补偿的速度很快，但补偿的精度不够高；而用光可变延迟线的补偿可以实现动态补偿并且补偿精度高，但有时响应时间较长。     

基于光学偏振编码及解码系统的目标识别技术

本文研究了金属目标的后向散射特性与入射角之间的关系 ,为区分目标反射后初始偏振辐射和非偏振辐射 ,讨论了光束偏振编码及解码系统 ,利用该系统能够识别金属及非金属目标 ,这一研究成果对促进激光制导及目标识别具有重要的理论及实际意义。