解偏振度的测量及偏振成像探测识别

在对解偏振进行定义的基础上,用Mueller矩阵参数元表述了解偏振度,并根据斯托克斯-Mueller矩阵关系式,设计了实验装置测量两种硬币的解偏振度。用线偏振激光作光源、CCD相机做成像探测器的方法对包含有两硬币的目标进行主动成像实验,实验中,采集了六张不同偏振夹角的偏振图像和一张无检偏振器时的图像。实验证明,利用偏振技术并通过选取合适的偏振夹角对目标进行成像的方法,可以有效地提高成像探测的图像对比度,有利于目标的探测与识别。     

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.     

基于电光调制器的全Stokes矢量的遥感测量

在利用光学方法测量参数的技术领域,偏振光的调制和检测具有重大的实用价值.但目前的偏振遥感主要是线偏振参数的测量,不是全Stokes矢量的测量.为实现全矢量图像的测量和显示,需要构建一种应用于遥感测量的全偏振图像采集、存储、计算和显示系统.整个全偏振测量装置的核心是一个包含液晶调制器的双CCD成像装置.系统通过对液晶调制器的控制,对入射光进行相位调制,偏振分光棱镜将调制后的光束分为强度相等的两束光(o光和e光),并由两个CCD进行图像的实时同步采集,最后由数字信号处理器(DSP)进行全Stokes参数的计算并输出结果图像.实验结果表明:全Stokes矢量图像包含更多的图像信息,在目标识别和其他图像测量的应用上将会发挥巨大的作用.     

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.     

目标红外偏振特性的影响因素研究

红外偏振是近年来发展起来的一种新技术,对增强目标与背景的对比度、识别伪装目标效果明显.本文设计了一套红外偏振成像系统,并制作不同粗糙度、不同材料的样板,在不同的观测角进行偏振成像实验,研究粗糙度、材料和观测角对目标偏振特性的影响.实验结果表明,表面越光滑,目标偏振特性越明显;不同材料的目标,偏振度不同;随观测角度增加,偏振特性也越来越明显.研究初步表明,粗糙度、观测角和目标材料是决定目标偏振特性观测结果的重要因素,目标偏振特性影响因素的研究对偏振探测技术的应用具有一定的指导意义.     

XeF激光与YAG倍频激光对CCD软破坏效应对比实验研究

为了对比研究XeF(C-A)激光和YAG倍频激光对可见光面阵CCD的软破坏效应,分别建立了XeF(C-A)激光和YAG倍频激光对可见光面阵CCD辐照效应实验研究平台和CCD图像同步采集系统,在此基础上开展了上述两种激光对CCD的辐照效应实验,获得了CCD出现局部饱和、全饱和、串音以及全屏饱和时的激光能量密度阈值和CCD图像,并对实验数据进行了总结分析,采用激光能量密度阈值法和饱和面积法对CCD图像进行了分析处理。结果表明,两种激光对SONY SUPER HAD型CCD具有相同的软破坏效应。     

三镜头偏振CCD相机响应的非一致性校正

简要介绍了三镜头偏振CCD相机.在分析三镜头偏振CCD相机探测元响应的不均匀性和三个偏振方向响应的非一致性的基础上,介绍了一种基于辐射定标的校正方法.通过偏振测量实验,分别计算得到偏振光的真实偏振度、偏振成像原始图像和经非一致性校正后的图像的偏振度.结果表明,非一致性校正可提高成像偏振信息的解析精度.     

激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究

针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力.     

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.     

伪装遮障的光学与红外偏振成像

为了研究伪装遮障对抗偏振遥感的侦察效果,采用多波段偏振CCD相机在光学与红外波段获得伪装遮障的偏振图像,并提取其中的偏振信息.研究发现:在表面形态一定的情况下,伪装遮障散射光的偏振信息受光线入射角和表面反射率的影响较大.偏振信息对遮障的表面粗糙度和空间结构非常敏感,可以增强图像中目标与背景的对比度,提高识别准确率.伪装遮障和自然背景的散射光偏振度和偏振角信息有较大差别,因而,根据偏振信息成像可以有效地识别出图像中的伪装遮障,偏振成像在伪装目标识别方面具有重要的军事应用价值.     

基于双高斯拟合的目标激光偏振特性实验研究

对几种典型目标的后向散射光偏振度进行了测量和分析。基于探测光的Stokes 矢量描述,利用接收光路和发射光路的一体化设计,设计了典型目标偏振特性的激光探测实验装置;在不同偏振光入射角、不同粗糙度参数以及不同表面材质的条件下,对几种典型目标后向散射光的偏振度进行了测量;在实验的基础上对偏振度测量数据进行了双高斯拟合和分析,得出了目标后向散射光偏振度与双高斯函数基本吻合以及基于后向散射光偏振度可以区分不同属性目标的结论。     

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。     

Targets detection and discrimination using laser polarimetric imaging

Laser polarimetric imaging can offer additional information of targets compared with the traditional intensity imaging method. It can be used to detect camouflaged targets and distinguish targets with the same reflectivity, which cannot be realized using the traditional imaging method. Based on the dual-rotation retarder technique, we have established a setup to acquire different polarization state images. The polarization degree of the target can be calculated and encoded to get the polarization degree image. Preliminary results and error analysis have been given to validate the system. The results show that the system has rational arrangement and can realize the function of target detection and discrimination.Also, the polarization degree change and spectrum changes have little influence on the system.     

基于光源偏振补偿的硅基液晶激光三维显示光学引擎

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿,使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像,既可以实现激光3D立体显示,还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时,入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像,成像后的图像在屏幕上相互叠加,投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时,正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像,观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜,可实现双像分离,实现激光3D显示。     

Using genetic algorithms and neural networks for surface land minedetection

Knowledge based techniques have been used to automatically detect surface land mines present in thermal and multispectral images. Polarization-sensitive infrared sensing is used to highlight the polarization signature of man-made targets such as land mines over natural features in the image. Processing the thermal polarization images using a background-discrimination algorithm, we were able to successfully identify eight of the nine man-made targets, three of which were mines, with only three false targets. A digital camera is used to collect a number of multispectral bands of the test mine area containing three surface land mines with natural and man-made clutter. Using a supervised and unsupervised neural network technique on the textural and spectral characteristics of selected multispectral bands (using a genetic algorithm tool), we successfully identified the three surface mines but obtained numerous false targets with varying degrees of accuracy. Finally, to further improve our detection of land mines, we use a fuzzy rule-based fusion technique on the processed polarization resolved image together with the output results of the two best classifiers. Fuzzy rule-based fusion identified the locations of all three land mines and reduced the number of false alarms from seven (as obtained by the polarization resolved image) to two. Additional experiments on several other images have also produced favorable results at this early stage in testing the algorithm and comparing it with an existing commercial system     

一种基于偏振信息的恒星白天观测方法

为了提高恒星白天观测的能力,提出一种偏振观测的新方法.大气散射具有很强的偏振特性,而恒星星光的偏振度与之相比往往非常小,该方法正是利用大气散射偏振特性与恒星星光偏振特性的差别,从偏振图像中提取恒星,从而提高恒星的识别概率.通过自行研制的偏振图像采集系统对接天文望远镜获取恒星偏振图像,进行恒星的偏振图像提取,实验结果表明该方法能有效地提取恒星目标,实现恒星白天观测.     

偏振光谱仪偏振探测精度分析

用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪,其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性,进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件,将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度,首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性,然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明:在460~920 nm波长范围之间,偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性,加装退偏器之后,偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性,实测值与理论值的绝对误差均在2%以内,从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性,能够满足实验测量的要求。     

基于极化定标的极化隔离度空变分析

极化定标是多极化合成孔径雷达(PolSAR)系统获取真实目标极化散射矩阵的必要步骤。文中针对极化定标过程中存在的极化隔离度距离向空变特性,采用基于无源角反射器的极化定标算法作为仿真工具,对PolSAR系统极化隔离度绝对值及其空变范围对图像中极化隔离度的影响规律进行了分析。分析结果表明:当用于极化修正的极化误差矩阵与PolSAR系统自身极化隔离度不匹配时,极化修正将会使得修正后的图像极化隔离度变差。因此,在进行极化定标时,应当尽可能在定标场沿距离向布设一定间距的多组定标器,从而获取PolSAR系统在整个距离向成像带宽内的极化隔离度拟合曲线,在进行极化修正时对图像中距离向不同的像素点采用曲线中对应位置的极化误差矩阵进行修正,进而得到尽可能接近目标真实极化散射矩阵的估计值。     

基于时频检测与极化匹配的雷达无人机检测方法

针对雷达检测无人机这一难题,该文提出了一种时频检测与极化匹配相结合的双极化雷达无人机检测方法。首先,雷达降低检测门限,各极化通道分别采用常规的时频2维单元平均恒虚警率检测方法,检测出无人机与杂波虚警;接着,各极化通道分别针对多帧检测结果进行积累,进行2次检测,剔除部分杂波虚警;最后,对两个极化通道双门限检测结果进行匹配,进一步剔除杂波虚警。对两型无人机的外场试验数据处理结果表明:该方法能够有效检测出无人机,消除杂波虚警。