全偏振图像的获取与分析
偏振光现象的观察和分析
偏振光现象的观察和分析偏振光的观察可以通过一些特定的实验装置来实现。
例如，可以使用偏振片和分析器来检测光的偏振状态。
偏振片是一种光学元件，它能够选择性地通过振动方向与特定方向相同的光，而将其他方向的光消除或减弱。
这样，当光通过偏振片时，只有特定方向的光能通过，其他方向的光被过滤掉了。
而分析器是另一种偏振片，在实验中用于检测偏振光。
当通过偏振片的光到达分析器时，如果它们的振动方向相同，那么光将能够通过分析器，我们可以观察到透过分析器的光强度。
如果它们的振动方向不同，那么光将被分析器阻止通过，我们将观察不到通过分析器的光。
通过使用偏振片和分析器的实验装置，可以进行一系列的观察和分析。
首先，我们可以通过调整偏振片和分析器之间的相对角度来观察最大和最小光强的变化。
当振动方向相同时，光强度最大，当振动方向垂直时，光强度最小。
通过这一观察结果，我们可以得出结论，光强度与振动方向之间存在关联。
其次，我们可以观察光的偏振状态的改变。
例如，可以用线性偏振光源辐射出一个固定方向的偏振光，然后通过一系列的偏振片和分析器来调整光的偏振状态。
通过观察光在不同偏振状态下的传播特性，我们可以了解光的偏振性质以及不同偏振状态下光的行为差异。
除了观察外，我们还可以进一步分析偏振光的性质。
例如，通过使用偏振片和分析器，我们可以测量通过透过分析器的光强度，并进一步计算出偏振光的偏振度。
偏振度是一种度量光偏振状态的物理量，它可以用来描述光的偏振程度。
对于完全偏振的光来说，其偏振度为1，而对于完全偏振的光来说，其偏振度为0。
此外，偏振光的观察和分析还可以应用于实际生活中的一些领域。
例如，在电子显示技术中，液晶显示器使用偏振器和光调制器来控制光的偏振状态，从而实现图像的显示和切换。
在光通信中，偏振光也被广泛应用于光纤传输和光信号处理中，以提高传输速率和信号质量。
总之，偏振光现象的观察和分析可以帮助我们更深入地了解光的性质和行为。
通过观察光的光强度变化以及偏振状态的改变，我们可以探索光的偏振性质和对其进行分析。
基于振幅分割的全偏振成像系统研究
基于振幅分割的全偏振成像系统研究徐宗杰【摘要】偏振是光除了波长、振幅、相位之外的又一个重要特征，可以利用光波的偏振特性来研究物质的特性，进行目标探测。
本文用斯托克斯参量对所搭建的分振幅成像系统进行分析。
文章主要介绍了系统的结构、工作原理以及光学设计，并采用了E-P定标方法，建立了一个适合本系统的定标系统，并用该系统进行试验，得到了具有较高空间分辨率和光谱分辨率的的图像，证明了该系统获取成像数据的能力。
【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】2页(P75-76)【关键词】分振幅;偏振成像;系统定标;斯托克斯参量【作者】徐宗杰【作者单位】长春理工大学吉林长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TN919.8偏振是光的一种重要属性，通过对偏振态的测量，可以得到被测物体的很多特征信息，因此成像探测技术广泛应用于目标识别、地图绘制、生物医学、机器视觉、地物遥感等领域[1]。
而分振幅光偏振探测法以其优越的稳定性、较高的测量精度、快速的探测速度[2]等优点得到了广泛的研究和应用。
与传统成像技术相比，偏振成像探测技术不仅可以获取传统成像信息，还可以获取偏振多维信息[3]。
而分振幅同时成像探测技术更是以其稳定、快速、高精度等特点在很多领域得到了广泛的研究与应用。
从1982 年美国学者Azzam设计了第一台振幅分割的高速测量光偏振的装置开始，三十多年来，分振幅偏振测量技术得到了长足的发展，但是由于国内起步较晚，偏振探测技术远不如西方国家成熟。
本文将对分振幅全偏振成像系统的搭建、原理和系统定标进行介绍。
基于分振幅全偏振成像系统由光学镜头、分光棱镜、1/4波片、1/2波片和CCD相机组成。
图1是系统结构图和实物图，系统主要分为偏振成像部分和系统采集部分，系统通过控制板控制采集5幅图像，其中一路为原始图像，用于图像处理后的对比分析，其余四路为偏振图像，对应的四个CCD相机上分别为4 幅线偏振强度图像(0°、90°、45°、135°)。
光的偏振解析PPT课件
纸面
双 折 射
光 光
第33页/共48页
方解石 晶体
o光的像
33
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
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方解石 晶体
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继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
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方解石 晶体
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继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
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方解石 晶体
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继续旋转方解石晶体：
用偏光镜减弱 了反射偏振光
用偏光镜几乎消 除了反射偏振光 使玻璃门内的人 物清晰可见
22
自然光
24.3 反射和折射时光的偏 振反射光 —垂直振动能量大于平行振动能量
折射光 —平行振动能量大于垂直振动能量
S
R
理论和实践都证明：
n1
i
M
n2
o
反射光和折射光的偏振化 N 程度与入射角i有关。
当入射角等于某一特定
晶 第42页/共但48页速度上是分开的，
体
e oe o
这仍是双折射。
42
2、光轴平行晶体表面，且垂直入射面
自然光斜入射
sin i sin ro
c vo
no
sin i sin re
c ve
ne
····i ···· cΔt
vvoeΔΔtt ro
re
o
·· e
• 光轴
··晶体
o
e
第43页/共48页
在这种特殊的情况下，对e 光也可以用折射定律。
成分所占的比例。
解：设该光束中线偏振光的强度为I01，自然光的强度
偏振度图像获取(课设)
课程设计题目：偏振度图像的获取学院：电子工程与自动化学院专业：光信息科学与技术学生姓名：学号：指导教师：2011 年 12 月26 日内容摘要： (2)1、设计任务及要求 (3)2、实验原理 (3)3、方案论证和选择 (4)3.1方案一：三个不同角度测量线偏振光强法 (4)3.2 方案二：四个不同角度测量线偏振光强法 (4)3.3方案比较与选择 (5)4、光路设计及器件选择 (6)5、实验原理及过程 (7)5.1光路图 (7)5.2实验工作原理 (7)5.3实验步骤 (7)5.4实验记录数据 (8)6、图像数据处理及分析 (9)6.1 编程计算过程 (9)6.1.1编程工具的选择 (9)6.1.2图像数据处理算法 (9)6.2合成的强度图像 (10)6.3合成的偏振度图像 (11)6.4 数据分析 (12)7、课题评价 (12)7.1总结设计的特点 (12)7.2方案的优缺点 (13)7.3课题核心价值 (13)8、总结体会 (13)9、参与文献 (13)附录1：实验器材 (14)附录2：程序代码段 (14)附录3：实验光路图 (18)附录4：VC++编写软件界面图 (19)内容摘要：由Stokes矢量计算偏振度原理，通过使白光光源照射在电路板表面，反射光通过偏振片后由CCD探测同一目标在不同偏振方向的反射光采集到几组图像数据，最终可合成偏振度图像，结果表明偏振度图像包含有许多普通图像所不能体现出的信息，利用这些信息可以识别区分在普通图像中难以辨别的物体，可应用于军事目标识别与遥感目标识别领域。
关键字：偏振度Stokes参量目标识别偏振度成像 VC++编程1、设计任务及要求：任务：设计实验光路，通过CCD 成像器件采集目标物体的偏振信息图像数据并使用计算机编程做数据处理最终合成偏振度图像。
要求：获取自然光（白光）照射条件下目标偏振图像，并计算合成偏振度图像，并对图像数据结果进行必要的分析。
对所选用设备、确定的方案给出技术分析。
偏振成像算法步骤
偏振成像算法步骤偏振成像是一种利用物体的偏振特性进行成像的技术，它可以提供物体的偏振信息，包括线偏振方向、偏振强度等。
以下是偏振成像的算法步骤：1.收集偏振图像数据：首先，需要使用偏振滤波器或偏振束分束器来采集具有不同偏振方向的图像数据。
可以通过在成像系统中加入偏振器、偏振分束器和偏振滤波器等元件进行调整。
偏振滤波器可将入射光按照不同方向的偏振态分离出来。
2.校正图像背景：由于成像时背景光可能会干扰成像结果，因此需要对图像进行背景校正。
可以在拍摄过程中采集控制组图像，并将其与样本图像做差，以消除背景干扰。
3. 计算线偏振成分：利用测量的偏振图像数据，可以通过一些数学公式或算法提取线偏振成分。
一种常用的方法是使用Stokes向量，通过计算偏振图像的亮度和偏振角度，可以得到特定方向的线偏振成分。
4.计算偏振指标：根据应用的需求，可以利用线偏振成分计算出各种偏振指标。
常见的偏振度量指标有偏化度、偏振角和偏振旋转率等。
偏化度可以用来衡量物体对线偏振光的偏好程度，偏振角可以用来表示物体的线偏振方向，偏振旋转率可以用来表征某些物质对偏振光旋转的程度。
5.可视化成像结果：最后，将计算得到的偏振指标以某种形式进行可视化。
可以利用彩色映射将不同偏振指标映射为不同颜色或灰度级别，以可视化出物体的偏振特性分布。
总结起来，偏振成像算法的步骤包括收集偏振图像数据、校正图像背景、计算线偏振成分、计算偏振指标和可视化结果。
这些步骤的顺序和具体实现方式可能因应用场景的不同而有所差异，但基本原理是相似的。
偏振成像技术在材料科学、生命科学、医学等领域有广阔的应用前景，可以提供物体的偏振信息，并为相关研究和应用提供有力支持。
偏振光的产生和检测
偏振光的产生和检测偏振光是一种只在特定平面内振动的光波。
与非偏振光不同，非偏振光在所有方向上的振动幅度都相同。
偏振光在自然界中广泛存在，例如太阳光就是一种偏振光，自然界中的大部分生物都依赖偏振光进行导航。
此外，偏振光在现代科技领域也有着广泛的应用，如液晶显示、光纤通信等。
一、偏振光的产生1. 自然光的光源自然光是由太阳或其他恒星产生的。
由于太阳或恒星发出的光经过大气层时会受到气流、温度等影响，使得光发生折射和散射，从而使得光波在不同方向上具有不同的相位，进而在各个方向上振动幅度不同，形成自然光。
2. 偏振光的生成方法（1）线性偏振光线性偏振光可以通过偏振器生成。
偏振器是一种能够让光波在特定平面内通过，而在其他平面内则被阻挡的装置。
当自然光通过偏振器时，只有振动方向与偏振器的透振方向平行的光波可以通过，从而得到线性偏振光。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光可以通过特殊的装置生成，如线偏振光通过半波片和四分之一波片的组合。
当线偏振光的振动方向与四分之一波片的快轴方向成45度角时，通过四分之一波片后的光波将变为圆偏振光。
椭圆偏振光可以通过改变四分之一波片和半波片之间的夹角来获得。
二、偏振光的检测1. 偏振光检测的原理偏振光的检测主要是利用偏振片对光波的振动方向的筛选作用。
当偏振片的透振方向与光波的振动方向平行时，光波可以通过偏振片；当偏振片的透振方向与光波的振动方向垂直时，光波则被阻挡。
通过观察光波通过偏振片前后的强度变化，可以判断光波的偏振状态。
2. 偏振光检测的方法（1）线偏振光检测线偏振光可以通过偏振片进行检测。
当线偏振光通过偏振片时，如果光波的振动方向与偏振片的透振方向平行，则光波可以通过；如果光波的振动方向与偏振片的透振方向垂直，则光波被阻挡。
通过改变偏振片的透振方向，可以观察到光强的变化，从而判断光波的偏振方向。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光检测圆偏振光和椭圆偏振光的检测需要使用特殊的偏振片组合，如半波片和四分之一波片。
偏振现象的观察和分析
光学实验
当 1 (2k 1) , k 0,1, 2, 时，晶体称为1/4波片。一般从1/4波片
透射出的2光为椭圆偏振光，但是，当其振动面与波片的光轴夹角为 α=0 或
α=π/2时，透射光为平面偏振光；当其振动面与波片的光轴夹角为 α=π/4， 透射光为圆偏振光。
当 (2k 1) , k 0,1, 2, 时，晶体称为半波片。如果入射平面
光学实验
检偏
用偏振器件分析、检验光的偏振态.
P
待检光
I
?
偏振化方向 (透光方向)
当偏振片旋转时.
I不变？是什么光 I变，有消光？是什么光
I变，无消光？是什么光
物理学实验教学示范中心
光学实验
三、平面偏振光通过检偏器后光光强的的变偏化 振
偏振光在通过检偏器后其光强如何变化？
物理学实验教学示范中心
光学实验
反射光
ii
G的反射光为垂直入射面的振动较强的部分偏振光。 以反射光的传播方向为轴旋转偏振片N，当透过光强极大时偏振片的主截
面和反射光的振动较强的偏振面一致。
物理学实验教学示范中心
光学实验
2、验证马吕斯定律
使N1N2正交，记录照度计上的示值，将检偏器N2每转一角度（100） 记录一次，直至转动900为止，重复3次。数据表格如下：
(4）圆偏振光和椭圆偏振光
光波电矢量随时间作有规则的改变，且电矢量末端在垂直于 传播方向的平面上的轨迹呈圆形或椭圆形的光为圆或椭圆偏 振光.它们都可以看作是两个振动面相互垂直的、有一定相 位差的线偏振光的叠加。
物理学实验教学示范中心
光学实验
二. 平面偏振光的产生
（1）非金属表面的反射和折射 光线斜射向非金属的光滑表面如水、玻璃等时，反射光和折
偏振光现象的观察和分析
偏振光现象的观察和分析摘要本实验用半导体激光通过偏振片来产生线偏振光，使其分别通过1/4波片和1/2波片，通过测量不同方向上检偏器透过的光的强度，判断出出射光的偏振态。
并证实了线偏振光通过1/4波片可以产生线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光，通过1/2波片可以产生线偏正光，验证了马吕斯定律。
一、引言振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。
只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。
在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。
凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。
偏振光的典型应用是偏光式3D 技术，其普遍用于商业影院和其它高端应用。
二、实验原理1.偏振光的种类光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度E 称为光矢量。
在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。
如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面。
图1 电矢量垂直于纸面的偏振光图2 电矢量平行于纸面振光【1】光的五种偏振态：①线偏振光：在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，②部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等。
③自然光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅相等。
④椭圆偏振光：在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，若它们的频率相同并且有固定的位相差，则该点的合成振动的轨迹一般呈椭圆形。
⑤圆偏振光：旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。
2.线偏振的产生（1）偏振片利用某些有机化合物的“二向色性”制成，当自然光透过这种偏振片后，光矢量垂直于偏振片方向的分量几乎完全被吸收，而平行方向的分量几乎完全通过，因此透射光基本上为线偏振光。
偏振光的观察与分析实验报告
偏振光的观察与分析实验报告偏振光的观察与分析实验报告引言：偏振光是一种特殊的光，它的光波振动方向在特定平面上进行。
在本次实验中，我们将通过观察和分析偏振光的性质，深入了解它的特点和应用。
实验目的：1. 了解偏振光的基本概念和性质；2. 学习使用偏振片来观察和分析偏振光；3. 探索偏振光在不同材料中的传播和反射规律。
实验材料与装置：1. 偏振片：实验中使用的是线偏振片，它能够通过选择性地吸收光波振动方向，使只有特定方向的光通过；2. 光源：我们选择了一台稳定的白光源，以保证实验的准确性；3. 透明材料：实验中使用了不同材料的透明片，如玻璃、塑料等。
实验步骤：1. 准备工作：将白光源放置在实验台上，并将偏振片放在光源前方；2. 观察现象：逐渐旋转偏振片，观察光的亮度变化；3. 分析结果：记录光的亮度变化情况，并尝试解释其中的原因；4. 材料测试：将透明材料片放置在光源和偏振片之间，观察光的透过情况；5. 分析结果：记录不同材料下的光透过情况，并进行比较和分析。
实验结果与分析：通过观察和分析，我们发现以下几个重要结果：1. 偏振片旋转对光的强度有明显的影响：当偏振片的振动方向与光的振动方向垂直时，光的强度最弱，当二者平行时，光的强度最强；2. 不同材料对光的透过情况不同：玻璃等晶体材料对特定方向的光透过性较好，而塑料等非晶体材料对光的透过性较差；3. 光的偏振性是由光的振动方向决定的：在通过偏振片后，只有与偏振片振动方向平行的光能够透过，垂直方向的光被偏振片吸收。
结论：通过本次实验，我们深入了解了偏振光的观察和分析方法，并得出以下结论：1. 偏振光的强度与偏振片的振动方向有关，旋转偏振片可以改变光的强度；2. 不同材料对偏振光的透过性不同，这种差异与材料的晶体结构有关；3. 偏振片可以选择性地透过特定方向的光，这为光的分析提供了一种有效手段。
实验意义与应用：偏振光的观察与分析在许多领域都有重要的应用价值。
长波红外偏振图像信息的提取与增强
摘 要 ： 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 与 Ｐ 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 一背景对 比度 增 强方 法。实验证明该 方 法可行且 有效。 关键 词：长波红外；红外偏 振 图像 ；信 息提取 ；对 比度 增 强 中图分 类号： Ｔ Ｎ ２ １ ９ 文献标 识码； Ａ ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ８ ７ ８ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ ０ ３
文章编号ｔ １ ６ ７ ２ 一 Ｓ Ｔ Ｓ Ｓ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ １ ３ — ０ ６
长 波 红 外 偏 振 图 像 信 息 的 提 取 与 增 强
邱跳 文 张 焱 李 吉成 杨 卫平
（ 国防 科 学技 术 大 学 电子 科 学 与 工 程学 院 Ａ ＴＲ 国 防科 技 重 点 实验 室 ，湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ７ ３ ）
ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｗｏ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ． ｉ ｓ ｅ ｘｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｉ ｒ ｃ ｈ ｒａ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｒｅ ａ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ａ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｅ ｎｈ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ － ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｓｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： ＬＷ Ｉ Ｒ； ｉ ｎ ｆ ｒ ｒｅ ａ ｄ ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ；ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｓｔ ａ
《2024年成像偏振探测的若干关键技术研究》范文
《成像偏振探测的若干关键技术研究》篇一摘要：随着现代科技的发展，成像偏振探测技术在众多领域中得到了广泛应用。
本文将重点探讨成像偏振探测的若干关键技术，包括偏振原理、偏振器件、偏振图像处理以及实际应用等方面，以期为相关领域的研究提供理论支持和指导。
一、引言成像偏振探测技术是利用光的偏振特性来获取物体表面的偏振信息，从而实现对物体表面的详细分析。
这种技术因其高分辨率、高灵敏度等特点在军事、医学、环保等领域具有广泛的应用前景。
本文将对成像偏振探测的若干关键技术进行深入研究和探讨。
二、偏振原理及偏振器件2.1 偏振原理光的偏振是指光波的电矢量在某一特定方向上的振动。
通过测量光波的偏振状态，可以获取物体表面的反射、散射等特性。
成像偏振探测技术正是基于这一原理，实现对物体表面的偏振信息获取。
2.2 偏振器件在成像偏振探测系统中，偏振器件起着至关重要的作用。
常见的偏振器件包括偏振片、波片、偏振棱镜等。
这些器件能够实现光的偏振状态的控制和测量，是成像偏振探测技术的核心组成部分。
三、偏振图像处理技术3.1 偏振图像的获取与传输通过偏振器件获取的偏振信息需要经过图像传感器进行转换，形成偏振图像。
随后，这些图像数据需要经过传输和处理，才能得到最终的分析结果。
3.2 偏振图像处理算法针对偏振图像的特点，需要设计相应的图像处理算法。
这些算法包括去噪、增强、分割、特征提取等，旨在提高图像的质量和分辨率，从而更好地提取出物体表面的偏振信息。
四、实际应用及挑战4.1 军事应用成像偏振探测技术在军事领域具有广泛的应用，如目标识别、伪装识别、战场侦察等。
通过利用光的偏振特性，可以实现对目标的精确识别和追踪。
4.2 医学应用在医学领域，成像偏振探测技术可用于皮肤病变检测、眼底检查等方面。
通过分析光的偏振信息，可以更准确地诊断疾病和评估病情。
4.3 挑战与展望尽管成像偏振探测技术已经取得了显著的成果，但仍面临一些挑战。
例如，如何提高探测精度和分辨率、如何实现快速数据处理等问题亟待解决。
偏振现象的观察与分析
实验偏振现象的观察与分析实验人：学号：实验时间：实验概述【实验目的及要求】1．观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解．2．掌握产生和检验偏振光的原理和方法．3．观察光的旋光现象，学习用旋光仪测定糖溶液的浓度。
【仪器及用具】氦氖激光器，偏振片(或尼科耳棱镜)，半波片，1／4波片，硅光电池，灵敏电流计，减光板，玻璃片．【实验原理】能使自然光变成偏振光的装置或器件称为起偏器．用来检验偏振光的装置或器件称为检偏器．实际上，能产生偏振光的器件，同样可用作检偏器．1．平面偏振光的产生(1)由反射和折射产生偏振自然光在透明介质(如玻璃)上反射或折射时，其反射光和折射光为部分偏振光．当入射角为布儒斯特角(即：入射角满足，为透明介质折射率)时反射光接近于完全偏振光，其偏振面垂直于入射面．(2)由二向色性晶体的选择吸收产生偏振有些晶体(如电气右、人造偏振片)对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，称为二向色性．当自然光通过二向色性晶体时，其中一部分的振动几乎被完全吸收，而另一部分的振动几乎没有损失，因此，透射光就成为平面偏振光．利用偏振片可以获得截面较宽的偏振光束，而且造价低廉，使用方便．但偏振片的缺点是有颜色，光透过率稍低．(3)由晶体双折射产生偏振当自然光入射于某些各向异性晶体时，在晶体内折射后分解为两束平面偏振光(o光、e光)，并以不同的速度在晶体内传播，可用某一方法使两束光分开，除去其中一束，剩余的一束就是平面偏振光．尼科耳(Nicol)棱镜是这类元件之一．它由两块经特殊切割的方解石晶体，用加拿大树胶粘合而成．偏振面平行于晶体的主截面的偏振光可以透过尼科耳棱镜，垂直于主截面的偏振光在胶层上发生全反射而被除掉．2．圆偏振光和椭圆偏振光的产生如图1所示，当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行于光轴的双折射晶片时，若振动方向与晶片光轴的夹角为，则在晶片表面上o光和e光的振幅分别为和，它们的位相相同．在晶片中，o光与e光传播方向相同，由于传播速度不同，经过厚度为d的晶片后，o光与e光之间将产生位相差：其中表示光在真空中的波长，和分别为晶体中o光与e光的折射率．图1(1)如果晶片的厚度使产生的位相差，这样的晶片称为1／4波片．平面偏振光通过1／4波片后，透射光一般是椭圆偏振光，当时，则为圆偏振光；当和时，椭圆偏振光退化为平面偏振光．换言之，1／4波片可将平面偏振光变成椭圆或圆偏振光，也可将椭圆与圆偏振光变成平面偏振光．(2)如果晶片的厚度使产生的位相差，这样的晶片称为半波片．若入射平面偏振光的振动面与半波片光轴的夹角为，则通过半波片后的光仍为平面偏振光，但其振动面相对入射光的振动面转过角．3．平面偏振光通过检偏器后光强的变化强度为的平面偏振光通过检偏器后的光强为其中为平面偏振光偏振面和检偏器主截面的夹角，上述关系称为马吕斯(Malus)定律，它表示改变角可以改变透过检偏器的光强．当起偏器和检偏器的取向使得通过的光量最大时，称它们为平行(此时)．当两者的取向使得系统射出的光量最小时，称它们为正交(此时)．4．单色平面偏振光的干涉如图2(a)所示，一束自然光经起偏器(尼科耳棱镜或偏振片)N1后，变成振幅为A的平面偏振光，再通过晶片K射到检偏器N2上．图2(b)表示透过N2迎着光线观察到的振动情况，其中、及分别表示起偏器的主截面、检偏器的主截面和晶片的光轴在同一平面上的投影，和分别为N1、N2的主截面与晶片的光轴的夹角．从晶片透过的两平面偏振光的振幅分别为：它们的位相差为．穿过N2后，只存在振动平面平行于N2主截面的分量和，其大小为可见这两束光是同频率、不等振幅、振动平面在同一平面内的相干光．因此，透射光的光强(按双光束干涉的光强计算方法)为式中，它是从起偏器N1透射的平面偏振光的光强，从上式可以看出：(1) 当(或)或时，即透射光强只与N1、N2两主截面的交角的余弦平方成正比，和没有晶片时一样．(2) 当N1、N2正交时，，则如果晶片是半波片，则，当等于的奇数倍时，，即有光透过N2，发生相长干涉；当等于的偶数倍时，，无光透过，发生相消干涉．由此可见，当半波片旋转一周时，视场内将出现四次消光现象．(3) 当N1与N2平行时，，于是有可以看出，这时透过的光强恰与N1、N2正交时互补．实验内容【实验方案设计】（测量及调节方法）1．偏振片主截面的确定将一背面涂黑的玻璃片G立在铅直面内，激光器L射出的一细光束沿水平方向入射到玻璃片上，G的反射光为偏振面垂直于入射面的平面偏振光，使G的反射光垂直射人偏振片N，以反射光的方向为轴旋转偏振片N，从透过光强度的变化和反射光的偏振面，可以确定偏振片的主截面，即透过光强极大时偏振片的主截面和反射光的偏振面一致．并在偏振片上标记其主截面的方向．2．验证马吕斯定律使激光器L射出的光束，穿过起偏器N1和检偏器N2射到硅光电池Pc上，使N1、N2正交，记录灵敏电流计上的示值．将偏振器每转一角度(～)记录一次，直至转动为止．重复以上过程几次．3．考察半波片对偏振光的影响(1)调N1、N2为正交，在N1、N2间和N1平行放置半波片，以光线方向为轴将波片转，记录出现消光的次数和相对应于N2的位置(角度)．(2)使N1和N2正交，半波片的光轴和N1的主截面成(～)角，转N2使之再消光，记录N2位置．改变角，每次增加～，同上测量直至等于．4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检验实验装置同上，将半波片换成1／4波片．(1)使N1、N2正交，以光线方向为轴将波片转，记录观察到的现象．(2)使用起偏器N1和1／4波片产生椭圆偏振光，旋转检偏器N2观察光强的变化．记录波片光轴相对N1主截面的夹角，以及转动N2光强极大、极小时主截面与波片光轴的夹角．取不同值重复观测．(3)使用N1和1／4波片产生圆偏振光(应怎样安置1／4波片?)，旋转N2，进行观测并记录．(4)为了区分椭圆偏振光和部分偏振光、圆偏振光和自然光，要在检偏器前再加一个1／4波片去观测，注意1／4波片的放置．(5)设计一实验方案(原理和步骤)，说明如何应用一个1／4波片和一个检偏器，去判断椭圆偏振光的旋转方向．5．注意事项(1)应用光电池记录光强时，灵敏电流计应选用低内阻型．读数时，应注意扣除环境。
全偏振图像的获取与分析
专业工程设计说明书
题
目：
动化学院 专 业： 光电信息科学与工程 李锦鹏 1300820314 占平平 讲师
学生姓名： 学 号：
指导教师： 职 称：
2016 年 1 月 6 日
桂林电子科技大学专业工程设计说明书
摘
要
如今光波的偏振态一直受到科学各界的广泛关注， 它携带的信息可以有效的区分不 同材质，不同形状特性的材料。在本次专业工程设计中，主要介绍了物体在自然光（白 光）照射下的偏振图像生成原理以及基本方法，利用 CCD 成像对被测物各个偏振度的图 像进行处理和 MATLAB 编码合成全偏振图像进行分析，并且利用斯托克斯矢量计算被测 物的偏振度，最后验证不同偏振度的图像所表现出来的信息也会不同，合成的偏振图像 能够显示普通图像所不能显示的图像信息。分析偏振度与被测物物理、化学特性之间的 密切关系对于目标探测以及信息提取有着巨大的潜力。可被广泛应用于地址勘探、土壤 分析、环境探测、植被分析、海洋开发及军事目标识别等领域。 关键字：偏振度；Stokes 参量；全偏振度成像；matlab 编程；CCD
2.实验原理..................................................................................................................... 2
2.1 琼斯矢量的描述..................................................................................................2 2.2 斯托克斯矢量的描述..........................................................................................3
自然光照下偏振度图像的获取方法
自然光照下偏振度图像的获取方法
唐若愚;于国萍;王晓峰
【期刊名称】《武汉大学学报：理学版》
【年(卷),期】2006(52)1
【摘要】用光电耦合器件(CCD)获取物体表面反射光的偏振信息,对其进行分析和计算,合成了反映物体表面状态的偏振度图像.在实验室条件下,得到了几组不同物体表面各像点的偏振度,并获得了合成的偏振度图像,结果表明:在普通图像中灰度值之比约为1的两种物体,在偏振度图像中灰度值之比接近2.利用该偏振度图像可以区分普通图像难以区分的不同物体,可应用于军事目标识别与遥感目标识别领域.【总页数】5页(P59-63)
【关键词】斯托克斯矢量;自然光照;偏振度图像
【作者】唐若愚;于国萍;王晓峰
【作者单位】武汉大学物理科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】O436.3
【相关文献】
1.自然光照下智能叶菜收获机作业参数的获取 [J], 伍渊远;尚欣;张呈彬;谢新义
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3.光路设计及器件选择.............................................................................................. 4 4.实验原理及过程....................................................................................................... 5
4.1 光路图.................................................................................................................5 4.2 实验工作原理.....................................................................................................6 4.3 实验步骤.............................................................................................................6 4.4 实验图样采集.....................................................................................................7
6.课题评价....................................................................................................................11
6.1 设计特点...........................................................................................................11 6.2 课题价值...........................................................................................................11
7.总结.............................................................................................................................11 谢 辞.............................................................................................................................12 参考文献........................................................................................................................ 13 附录................................................................................................................................. 14
1.1 设计任务..............................................................................................................2 1.2 设计要求..............................................................................................................2
5.图像数据处理与分析.............................................................................................. 8
5.1 MATLAB 编程........................................................................................................8 5.2 图像数据处理算法..............................................................................................8 5.3 处理后的图像......................................................................................................9 5.4 图像分析............................................................................................................10
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Abstract
Now, the polarization state of light wave has been widely concerned by all circles of science. The information carried by it can effectively distinguish the materials with different materials and different shapes. In the engineering design, mainly introduces the object in natural light (white light) principle of polarization images generated under the irradiation and the basic method of the measured images of various polarization processing and synthesis of MATLAB encoding full polarization image analysis using CCD image, and calculate the measured object by using Stokes vector polarization in order to analyze the degree of polarization and measured the close relationship between the physical and chemical characteristics. Finally, verify the images of different polarization displayed information will be different, the polarization image synthesis that can display the image information of ordinary images cannot be displayed, there is a huge potential for target detection and information extraction. It can be widely used in the fields of address exploration, soil analysis, environmental detection, vegetation analysis, ocean development and military target recognition. Key words：Polarization MATLAB programming ; ; Stokes parameter ; CCD full polarization imaging ;
2.实验原理..................................................................................................................... 2
2.1 琼斯矢量的描述..................................................................................................2 2.2 斯托克斯矢量的描述..........................................................................................3
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目
录
引言................................................................................................................................... 1 1.设计任务及要求....................................................................................................... 2
附录 1 实验器材.......................................................................................................14 附录 2 程序代码段...................................................................................................14 附录 3 实验光路图...................................................................................................15