基于偏振成像和图像融合的目标识别技术
利用偏振技术识别人造目标
larizatio n images of objects ar e obtained by t he sel-f made multi channels CCD polarimetric instrument. T he polarization information is ex tracted. Because o f the difference between the polarization characters of natural objects and manmade objects, the manmade objects can be w ell reco gnized by means of general image processing approaches. W ith ex periments, it turns out that the method is effective in separating manmade object from natural background.
另有两个常用参数偏振度 P 和偏振角 H对于表 征偏振状态非常有用。它们的定义为
P=
Q2+ U2 I
H=
1 2
tan-
1
U Q
这里偏振度 P 是一个 0 到 1 之间的无量纲数, P
= 0 时, 表示光是非偏振光; P = 1 时, 表示光是全偏
振光; 0 < P < 1 时, 表示光是部分偏振光。
基于偏振成像的可见光图像增强
基于偏振成像的可见光图像增强赵蓉;顾国华;杨蔚【摘要】为了改善可见光图像质量,提高对隐藏在自然背景中人造目标的探测率,采用了基于偏振成像的可见光图像增强方法,很好地凸显出人造目标,提供更多的细节与纹理信息. 利用偏振成像方式获取偏振度、偏振角和椭率角图像,对多维偏振图像中的像素点在邦加球内进行聚类得到偏振特征图像,运用双树复小波对光强图像和偏振特征图像进行分解,低频子带采用主成分分析法,高频子带选用区域方差特征匹配的融合策略,得到增强图像. 进行了户外实验,并理论分析得到了各个图像的性能指标数据. 结果表明,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,该方法有效可行,对目标识别与探测具有一定意义.%In order to improve the image quality and recognition of an artificial target hidden in the natural background , an enhancement method of the visible light image based on the polarization imaging was put forward to highlight the artificial target and provide more details and texture information .Firstly, the degree of polarization , polarization angle and ellipticity angle of the image were obtained based on polarization imaging .Secondly , the polarization characteristics were obtained after the pixels in the multidimensional image clustered in the Poincare sphere .Fianlly, the intensity image and the polarization characteristic image was decomposed by means of the dual tree complex wavelet transform .The principal component analysis was used in the low frequency sub-band and the feature fusion strategy based on the region variance was used in the high frequency sub -band, then the enhancement image was obtained .The outdoor experiment wasperformed to test the effectiveness of the algorithm proposed in the paper .After the theoretical analysis , the performance index of each image was obtained .The results of the subjective and objective evaluation both show that the enhancement image has more details and polarization information , which are important for target recognition and detection .【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2016(040)002【总页数】5页(P227-231)【关键词】图像处理;可见光图像增强;偏振成像;邦加球;K均值聚类;双树复小波转换;区域方差特征匹配【作者】赵蓉;顾国华;杨蔚【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】TN911.73*通讯联系人。
偏振成像探测的若干关键技术研究
题目编号0偏振成像探测的若干关键技术研究Research on Key Technologies ofPolarization Imaging Detection学生姓名专业学号指导教师学院2012年06月偏振成像探测的若干关键技术研究摘要：偏振成像探测能在杂乱背景下提高目标的识别率，对于人造假目标和伪装具有独特的辨别能力，同时能提高图像的对比度和清晰度。
在过去的十几年中，成像偏振探测获得了迅速的发展，应用的范围也在不断地扩大，己经成为信息获取领域中的一个研究热点。
本文主要从偏振成像探测技术的基础出发，论述了该技术的发展现状及应用前景，对偏振光的基本理论、偏振光与物质相互作用的基本特性以及偏振光的检测技术进行了研究。
通过用数学表达式和矩阵对多源图像融合技术进行了详细的理论描述。
关键词：图像处理，应变，偏振，偏振成像探测Research on Key Technologies ofPolarization Imaging DetectionAbstractPolarization imaging detection has the ability to identify false targets and enhance images taken in poor visibility and even restore clear-day visibility of scene. In the past several years, polarization imaging detection has been developed rapidly, the scope of application in continually expanding, already became in the field of information for a research hotspot. This article mainly from the polarization imaging detection technology, discusses the technology development status and the application prospect of polarized light, the basic theory of polarized light with the material of the interaction of the basic characteristics of polarized light and detection technology research. By using mathematical expression and the matrix of the source image fusion technology detailed description of the theory.Keywords：Image Transformation; Strain ; Polarization; Polarization Imaging Detection;目录第一章绪论 ............................................................................................................. - 1 -1.1引言 (1)1.2偏振探测 (1)1.2.1偏振探测的理论基础 ............................................................................... - 1 -1.2.2偏振成像探测的发展 ............................................................................... - 2 -1.3偏振成像探测的应用及研究现状 .. (3)1.3.1 地物遥感探测 ........................................................................................ - 4 -1.3.2 大气探测 ................................................................................................ - 4 -1.3.3 水下探测 ................................................................................................ - 4 -1.3.4 天文探测 ................................................................................................ - 4 -1.3. 5 目标检测 ............................................................................................... - 5 -1.3.6 图像处理 ................................................................................................ - 5 -1.3.7 军事应用 ................................................................................................ - 5 -第二章偏振探测技术 ........................................................................................... - 6 -2.1偏振光的基本理论. (6)2.2实现偏振信息变化的测量基本原理 (7)2.2.1 琼斯矩阵 ................................................................................................ - 7 -2.2.2 斯托克斯参量 ........................................................................................ - 8 -2.3偏振光与物质相互作用的特性.. (9)2.3.1 旋光性 .................................................................................................... - 9 -2.3.2 晶体、液体和液晶的电光效应 .......................................................... - 10 -2.3.3 光测弹性效应 .................................................................................... - 12 -2.4偏振光的检测 .. (12)2.4.1 斯托克斯参数的测量 ........................................................................ - 13 -2.4.2 相位延迟的测定方法 ........................................................................ - 13 -2.4.3 偏振态参数琼斯矢量的测定 ............................................................ - 13 -第三章多源图像融合技术 ................................................................................. - 16 -3.1多源图像融合 (16)3.2图像融合的层次 (17)3.2.1像元级融合 .......................................................................................... - 17 -3.2.2特征级融合 .......................................................................................... - 17 -3.2.3分类(决策) 级融合.............................................................................. - 17 -3.3融合效果评价 (17)3.3.1图像信息量增加：信息熵 ................................................................... - 18 -3.3.2图像质量的改进：清晰度 ................................................................... - 18 -3.3.3光谱信息的继承：偏差度 ................................................................... - 18 -参考文献 ................................................................................................................. - 19 -第一章绪论1.1引言偏振是指横波的振动矢量（垂直于波的传播方向）偏于某些方向的现象，是光的一个重要信息。
基于偏振成像和图像融合的目标识别技术
ｄｓ ｒｍｉ ａ ｖ ｆ ｃ ｅ ｃ ． ｉｃｉ ｎ ｔ ｅ ｅｆ ｉｎ ｙ ｉ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｌｒ ａｉｎ ｉ ｇｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ａ ｉ ｔｏ ｚ ａ ｍ ｉ ｇ；ｔ ｇ ｔ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔ ｎ ｔ ｋ ｓｖ ｃ ｏ ；ｄ ｇ ｅ ｏａ ｚ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｅ ｔ ａｉ ；Ｓ ｏ ｅ ｅ ｔ ｒ ｅ ｒ ｅ ｏ ｐ ｌｒ ａｉ ｉ ｉ ｆ ｏ ｆ ｉ ｏ
ｅ ｙｆｓ ｎｔ ｈ ｉ ｅＴ ｅｒｓ ｔ ｈｗ ａ ｔｅｓａ ｅ ｎ ｇｔ ａｋｒｕ ｄｉ ｆｔ ｄｂ ｏａ ｚｔ ｎｉａｉ ． ｅ ｄｂ ｉ ｃｎｑ ． ｈ ｅｕ ｏ ｓｔ ｔｈ ｃｔ ｒ ｇ ｉ ｂ ｃｇｏｎ ｌｒ ｙｐｌ ｉ ｉ ｇ ｇ ｔ ｕｏ ｅ ｕ ｌ ｓ ｈ ｔｉ ｌ ｏ ｈ ｆ ｓｉｅ ｅ ｒａｏ ｍ ｎ ｈ
ｔｒｅ ｓｉｕ ｎ ｔｄｂ － ａｅ ，ｎ ｒ ｏａｉａｉｎｄｖｒｉ ｆｓａｔｒ ｇｌ ｈ ， ｅｐ ｌｒ ａｉｎｉ ｇ ｓｏ ａｇ ｔｉ ｌ ｍｉａｅ ｙＨｅＮｅｌ ｒａ ｄｉ ｔ ｍｓｏ ｐ ｌｒｚｔ ｉｅ ｔ ｏ ｃ ｔ ｉ ｉ ｔｔ ｏａｉ ｔ ｍａ ｅ ｌ ｓ ｎ ｅ ｆ ｏ ｓ ｙ ｅｎ ｇ ｈ ｚ ｏ ｆ
射来获取物体 的信息－ Ｊ １ 。偏振遥感被广泛应用在
１ 引 言
度等因素的限制 。激光照明偏振成像技术克服了被 动物体表面反射时 ， 根据物体材 料、 表面粗糙度及入射角度的不同， 其偏振态将发生 变化。偏振图像反映 了物体对入 射光偏 振态的影 响。偏振遥感正是基于探测物体对偏振电磁波的散
雷达与光学图像融合技术在目标识别中的应用研究
雷达与光学图像融合技术在目标识别中的应用研究摘要：雷达与光学图像融合技术是一种将雷达数据与光学图像相结合的方法，用于实现更准确、更全面的目标识别和追踪。
本文将探讨雷达与光学图像融合技术在目标识别中的应用研究，并分析其优势和挑战。
引言：目标识别是军事、安防、航空航天等领域中的一个重要问题。
为了提高目标识别的准确性和鲁棒性，研究人员开始将不同传感器的数据进行融合，以获取更全面、更真实的目标信息。
雷达和光学图像是两种常见的传感器，它们在目标探测和识别方面具有互补的优势。
因此，雷达与光学图像融合技术在目标识别中得到了广泛的应用。
一、雷达与光学图像融合技术的原理和方法1.1 雷达技术的原理和特点雷达（Radar）是利用电磁波进行目标探测和跟踪的技术。
它具有高时空分辨率、对目标的探测不受天气等环境因素影响的特点，适用于长距离、远程目标的探测。
1.2 光学图像技术的原理和特点光学图像是一种利用光传感器捕捉和记录图像的技术。
它可以提供目标的形状、纹理、颜色等信息，对于目标的细节和特征有更好的分辨能力。
但是，在恶劣天气或夜间环境下，光学图像的效果可能受到限制。
1.3 雷达与光学图像融合技术的方法雷达与光学图像融合技术主要包括数据融合和算法融合两种方法。
数据融合是将雷达数据和光学图像数据进行融合，生成新的数据集进行目标识别。
算法融合是将雷达算法和光学图像算法进行融合，实现更准确的目标识别和追踪。
二、雷达与光学图像融合技术在目标识别中的应用研究2.1 目标探测和识别雷达的高时空分辨率能够提供目标的位置信息，光学图像的信息能够提供目标的形状和纹理信息。
融合雷达和光学图像数据可以实现更准确、全面的目标探测和识别。
2.2 目标追踪和定位雷达具有高精度的跟踪能力，光学图像能够提供目标的详细特征信息。
融合雷达与光学图像数据可以实现对目标的连续跟踪和定位，提高目标追踪的准确性和鲁棒性。
2.3 目标分类和识别融合雷达与光学图像的数据可以提供丰富的目标特征信息，通过机器学习和模式识别算法进行目标分类和识别。
《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》篇一一、引言成像偏振探测技术是一种新型的光学探测手段，具有较高的应用价值，主要涉及了光的偏振特性及图像处理技术的融合。
在现代的科学技术中，该技术已广泛应用于环境监测、安全防范、医疗诊断以及天文观测等领域。
本文旨在研究成像偏振探测中的若干关键技术，并对其进行深入的探讨和分析。
二、成像偏振探测的基本原理成像偏振探测技术主要基于光的偏振特性进行探测。
光波的电矢量在传播过程中，其振动方向和强度会随时间和空间发生变化，这种变化就是光的偏振现象。
通过捕捉和分析这种偏振信息，可以获取到目标的深度、材质、形状等重要信息。
偏振成像技术通过特殊的设备将光的偏振信息转化为图像信息，从而实现目标的精确探测和识别。
三、成像偏振探测的关键技术研究1. 偏振成像系统的设计偏振成像系统的设计是成像偏振探测技术的关键环节。
设计时需要考虑系统的光学结构、偏振器件的选择和配置、图像传感器的选择等因素。
其中，偏振器件的选择和配置对于获取准确的偏振信息至关重要，而图像传感器的选择则直接影响到图像的质量和分辨率。
2. 偏振信息的提取与处理偏振信息的提取与处理是成像偏振探测技术的核心环节。
通过特殊的设备获取到光的偏振信息后，需要对其进行处理和分析，以提取出有用的信息。
这包括对偏振信息的预处理、特征提取、图像增强等技术。
其中，特征提取是关键的一步，它能够将目标的偏振特性转化为可识别的图像特征。
3. 偏振成像的算法研究算法是成像偏振探测技术的重要组成部分。
针对不同的应用场景和目标特性，需要研究不同的算法来提高探测的准确性和效率。
例如，针对复杂环境下的目标探测，需要研究基于机器学习和深度学习的算法；针对动态目标的探测，需要研究基于运动检测的算法等。
4. 系统的校正与优化系统的校正与优化是提高成像偏振探测技术性能的重要手段。
在实际应用中，由于各种因素的影响，如光学元件的制造误差、大气扰动等，会导致系统性能的下降。
因此，需要对系统进行校正和优化，以提高其性能和稳定性。
基于图像处理的无人机目标识别技术研究
基于图像处理的无人机目标识别技术研究无人机作为一种广泛应用于军事、航拍、监控等领域的飞行器，其目标识别技术的研究对于提高其自主飞行能力和执行任务的准确性具有重要意义。
基于图像处理的无人机目标识别技术是近年来研究的热点之一，本文将从算法原理、应用场景和未来研究方向三个方面对该技术展开探讨。
首先，基于图像处理的无人机目标识别技术依赖于计算机视觉和机器学习算法的应用。
其中，计算机视觉算法主要包括特征提取、特征匹配、目标检测和目标识别等关键步骤。
为了实现对无人机目标的精确识别，可以借助深度学习中的卷积神经网络（CNN）来提取图像的特征，并通过训练数据集来学习分类模型。
这些算法可以有效地实现对无人机目标的自动检测和识别，并为后续的任务执行提供有力支撑。
其次，基于图像处理的无人机目标识别技术在军事、航拍和监控等领域具有广泛的应用场景。
在军事领域，无人机目标识别技术可以用于侦查、监视、打击等任务，能够帮助军队提高作战效能和保障士兵的安全；在航拍领域，无人机目标识别技术可以用于制作地图、勘测和导航等任务，能够提供高精度的图像数据和地理信息；在监控领域，无人机目标识别技术可以用于安防、交通管理等任务，可以对重点区域进行监控并及时发现异常情况。
这些应用场景都要求无人机具有准确识别目标并自主执行任务的能力，基于图像处理的目标识别技术正好能够满足这些需求。
最后，基于图像处理的无人机目标识别技术还存在一些亟待解决的问题和未来的发展方向。
首先，目前的识别算法对于复杂背景、部分遮挡和光照变化等问题还存在一定的局限性，需要进一步研究改进算法以提高识别准确性。
其次，无人机目标识别技术的实时性和鲁棒性也是需要关注的问题，这涉及到算法的优化和硬件的性能提升。
此外，无人机目标识别技术还可以结合其他技术如激光雷达、红外摄像等，进一步提高目标识别的效果和可靠性。
综上所述，基于图像处理的无人机目标识别技术是一项具有重要意义和广泛应用前景的研究方向。
偏振成像在目标探测中的应用
偏振成像在目标探测中的应用
张绪国;江月松;赵一鸣
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2008(35)12
【摘要】针对偏振度编码成像在目标探测识别中的优点,本文分析了偏振探测的消偏振机理,以及表面散射和体散射对目标偏振度的影响.利用808 nm半导体激光器照明,目标的后向散射光由卡塞格林望远镜接收,经过偏振分光棱镜成像在两个CCD 上,通过一次测量获得偏振状态相互垂直的两幅图像,然后计算出目标的强度和偏振度,分别利用强度和偏振度编码成像.实验结果表明,在目标的反射率相近时,强度图像不能区分不同材料的目标,偏振度图像可以区分,融合强度和偏振度图像进行HSI伪彩色编码,可以达到目标探测、分类等目的.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】张绪国;江月松;赵一鸣
【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院,北京,100191;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京,100191;北京航空航天大学电子信息工程学院,北
京,100191
【正文语种】中文
【中图分类】TP79
【相关文献】
1.偏振遥感成像探测技术及其在目标毁伤效果评估中的应用研究 [J], 王先兵;乔延利;杨世植;周全
2.红外偏振成像在伪装目标识别中的应用研究 [J], 孙秋菊;王鹏;黄文霞
3.偏振探测技术在空间目标识别中的应用 [J], 谭佐军;李俊;陈海清
4.偏振探测技术目标识别中的应用研究 [J], 麻金继;邵长城
5.多波束声纳水柱影像在浅水目标探测中的应用 [J], 王久;卢秉武;张玉山;曹敬涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《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》篇一一、引言随着科技的不断进步，成像偏振探测技术作为一种新兴的遥感探测技术，在军事、环境监测、气象观测、生物医学等领域得到了广泛的应用。
成像偏振探测技术通过获取目标物体的偏振信息，可以有效地提高图像的对比度和清晰度，从而实现对目标的精确探测和识别。
本文将重点研究成像偏振探测的若干关键技术，包括偏振成像原理、偏振器件设计、偏振信息处理和偏振探测应用等方面。
二、偏振成像原理偏振成像原理是成像偏振探测的基础。
当光波传播时，其电矢量方向会发生变化，这种变化称为光的偏振。
偏振成像技术通过测量和记录光波的偏振状态，从而获取目标物体的偏振信息。
在偏振成像过程中，需要使用偏振器件对光波进行调制和检测，以获取目标物体的偏振信息。
三、偏振器件设计偏振器件是成像偏振探测的关键部件之一。
目前常用的偏振器件包括偏振片、波片、偏振棱镜等。
针对不同的应用场景和需求，需要设计出不同类型和规格的偏振器件。
例如，在可见光波段，需要使用高透过率、高消光比的偏振片；在红外波段，需要使用具有特定光谱响应的波片或偏振棱镜等。
此外，还需要考虑偏振器件的稳定性、可靠性和制造成本等因素。
四、偏振信息处理获取目标物体的偏振信息后，需要进行信息处理和分析。
这一过程包括偏振信息的提取、校正、融合和显示等环节。
首先，需要从原始的偏振数据中提取出有用的信息，如目标的形状、大小、纹理等；其次，需要对数据进行校正，以消除系统误差和噪声干扰；然后，将不同波段的偏振信息进行融合，以提高图像的对比度和清晰度；最后，将处理后的图像进行显示或存储。
五、偏振探测应用成像偏振探测技术在多个领域都有广泛的应用。
在军事领域，成像偏振探测技术可以用于战场侦察、目标识别和导弹制导等方面；在环境监测领域，可以用于大气污染监测、海洋环境监测和森林火灾监测等方面；在气象观测领域，可以用于云雾识别和降水检测等方面；在生物医学领域，可以用于细胞和组织结构的观察和分析等方面。
多模态图像融合与目标检测算法研究
多模态图像融合与目标检测算法研究随着科技的不断进步与应用领域的拓展，多模态图像融合与目标检测算法逐渐成为计算机视觉领域的一个重要研究方向。
通过将不同模态的图像信息融合，能够提供更加全面、准确的目标检测结果，为各个领域的应用提供更好的支持。
目标检测是计算机视觉领域的一个基础任务，其主要目标是在给定图像中准确地检测出目标的存在，并对其进行定位。
在传统的目标检测算法中，主要使用单模态图像进行处理，但是由于单一图像可能存在光照变化、视角变化等问题，导致检测结果的准确性和稳定性受到限制。
因此，多模态图像融合的概念被提出。
多模态图像融合是指将来自不同传感器或不同模态的图像信息进行融合，从而获得更加丰富、全面的图像表达。
通过融合多个模态的信息，可以提高目标检测的准确性和鲁棒性。
多模态图像融合的方法可以分为传感器级融合和决策级融合两类。
传感器级融合是指在感知层对来自不同传感器的图像信息进行融合，从而获得更加全面和准确的感知结果。
决策级融合是在决策层对不同模态的图像信息进行融合，从而得到更加可靠和鲁棒的决策结果。
多模态图像融合的目标检测算法可以采用传统的特征提取方法，例如SIFT、HOG等，也可以使用深度学习的方法，例如卷积神经网络（CNN）。
在传统的特征提取方法中，常常会使用多尺度、多方向的滤波器对图像进行处理，从而获得不同分辨率和方向的特征，然后使用分类器对特征进行分类和检测。
在深度学习方法中，使用卷积神经网络对图像进行端到端的特征提取和目标检测。
深度学习算法能够自动学习图像中的特征表示，从而获得更加准确的目标检测结果。
此外，还可以将多模态图像信息输入到深度学习网络中进行融合，从而获得更加全面的特征表达。
除了多模态图像融合，在目标检测算法中还有其他一些研究方向。
例如，目标检测中的数据增强方法可以通过对图像进行旋转、平移、缩放等变换，从而增加数据的多样性，提高模型的泛化能力。
同时，目标检测中的注意力机制可以帮助模型关注图像中的重要区域，提高检测的精度和速度。
偏振成像技术提取目标纹理的研究_毕业论文1 精品
偏振成像技术提取目标纹理的研究偏振成像技术提取目标纹理的研究摘要本文主要通过实验研究偏振图像与强度图像在目标探测方面上的优劣。
实验基于偏振光特性结和Stokes矢量表示法，采用激光主动成像与自然光被动成像两种方式，分别在室内、外进行实验，用 CCD采集获得各个目标3幅原始图像，再用Matlab软件对3幅原始图像进行处理，得到多组距离、光强不同的偏振度图像。
获得目标物体的强度图像与偏振度图像比较两种图像的优劣。
实验结果表明：偏振图像与强度图像相比，偏振图像对低照度（阴影等）部分、边缘部分信息得到增强，偏振信息对物体的纹理探测效果明显。
所以偏振成像技术在军事侦查、目标识别、海洋搜救等领域有广阔应用前景。
关键词：偏振成像；斯托克斯矢量；图像处理；偏振度图像；强度图AbstractThis paper through the experimental study of polarization image and image intensity in target detection on the merits. Experiments based on polarized characteristics and Stokes vector representation, using laser active imaging with natural light passive imaging in two ways, respectively, and in the indoor experiment, using CCD data from each target 3 piece of the original image, and then Matlab software on the 3 piece of the original image processing, resulting in multiple sets of distance, intensity of different degree of polarization image. To obtain the target object intensity image and degree of polarization image comparison of two image quality. At the same time, we use linear polarization laser as the light source, making target detection and recognition experiment for several conventional man-made objects and the natural target indoor and outdoor. We use image acquisition system to get strength image and polarization image of different roughness metal target and nonmetallic targets, and writing matlab program to calculate gray values of image and enhance processing. Results show that in linear polarization laser irradiation, man-made objects and the natural target have very big difference in refund partial nature. Technology of linear polarization laser active imaging can improve metal target and background contrast to the benefit of target detection and recognition. In active imaging of polarized active imaging, smooth surface targets are more conducive to recognize.The experimental results show that: polarization image and strength compared to images, polarization image on low intensity ( shadow part ), edge information is enhanced, the polarization information of object texture detection effect is obvious.So the polarization imaging technology in military reconnaissance, target identification, marine search and rescue and other fields have broad application prospects.Key words:Polarization imaging；Stokes vector；Image processing；Polarization image；Intensity image目录引言 (1)1.绪论 (1)1.1课题研究意义及应用前景 (1)1.2 国内研究现状 (2)1.3 国外研究现状 (4)1.4 本文主要研究内容 (4)2 原理基本概述 (5)2.1 光的偏振 (5)2.2 偏振成像的基本原理 (6)2.2.1 偏振的琼斯矢量 (6)2.2.2 偏振的斯托克斯矢量 (7)2.2.3偏振光的穆勒矩阵表示法 (8)3 实验方案 (12)3.1 实验方案及步骤 (12)3.2实验仪器及仪器参数介绍 (12)4 实验数据的分析处理 (15)4.1 图像处理方法 (15)4.2 图像数据分析 (17)4.2.1激光主动式偏振成像分析 (17)4.2.2被动式偏振成像分析 (17)4.2.3探所材料与偏振成像间的关系 (18)4.2.3探索过高光强对偏振成像质量的影响 (20)4.3误差分析 (20)4.4 实验的不足与改进 (21)4.5 实验总结 (21)5 课题结论与展望 (22)参考文献 (23)附录1 (24)附录2 (25)附录3 (27)引言1.绪论1.1课题研究意义及应用前景在复杂的背景中识别出感兴趣的目标，尤其是那些经过伪装或具有隐身能力的目标，是情报侦察、战场监视和目标领域中的一个重要课题。
偏振光谱成像目标识别系统
王 维， 陈 满林 ， 吴 菲
（ 长 春 工业 大 学 应 用技 术 学 院 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：设 计 了 高光 通 量 的 光 学 天 线 、 偏 振 模 块 及 干 涉模 块 的 目标 识 别 系 统 。 通 过 偏 振 光 谱 成 像 技 术 ， 在 同 一 视 场
Байду номын сангаас
比 高、 探 测 距 离远 ， 与传 统 方法相 比 ， 本 系 统 的 目标 合 成 图像 清 晰 可 见 ， 抗 干扰性 更 高 ， 具 有 很 高 的 野 外 适 应 性 及 稳
定性 。
关 键 词 ： 目标 识 别 ； 偏振 ； 图像 融合 ； 高 信 噪 比 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｈ７ ４ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ６ １ ５ ７ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ８ — ７ ９ ９ ８ ． ２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ０ １ ９
中文 引 用 格式 ：王维 ， 陈满 林 ， 吴 菲 ．偏 振 光 谱 成 像 目 标 识 别 系 统 【 Ｊ 】 ． 电子 技术 应 用 ， ２ ０ １ ６， ４ ２ （ １ ２ ） ： ７ ３ — ７ ５ ．
英 文 引 用 格 式 ：Ｗａ ｎ ｇ Ｗｅ ｉ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｍａ ｎ ｌ ｉ ｎ， Ｗｕ Ｆ ｅ ｉ ． Ｐ ｏ ｌ ａ ｉ ｒ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｍ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 【 Ｊ 】 ． Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ
基于红外偏振成像的目标检测技术
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在 军事领 域 中的应用价 值。 关键 词：偏振 成像； 目标检 测；偏 振 图像 处理 ；特征 提取 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 ３ ． ０ ３ ． ０ ０ １
ｏ ｎ ｅ ’ Ｓ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｕ ｉ ｓ ｈ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｍｏ ｕ ｌ ｆ ａ ｇ ｅ ｒｏ ｆ ｍ ｔ ｈ ｅ ｎａ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｆｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
ｉ ｔ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｎ， ｔ ｈｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｉ ｍａ ｇ ｅ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ．Ｆｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｒ ｅ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｓ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ； ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ；ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
偏振成像及偏振图像融合技术与方法
编号偏振成像与偏振图像融合技术与方法Technology and Method of Polarization Imaging and Polarization Image Fusion学生姓名专业学号学院2014年06月摘要：偏振成像技术能在杂乱背景下提高目标的识别率，对于人造假目标和伪装具有独特的辨别能力，同时能提高图像的对比度和清晰度。
在过去的十几年中，成像偏振技术获得了迅速的发展，应用的范围也在不断地扩大，己经成为信息获取领域中的一个研究热点。
本文主要论述了偏振成像技术的发展现状及应用前景，对偏振光的基本理论进行了研究。
通过用数学表达式和矩阵对多源图像融合技术进行了详细的理论描述。
关键词：偏振成像图像融合斯托克斯参量琼斯矩阵AbstractPolarization imaging has the ability to identify false targets and enhance images taken in poor visibility and even restore clear-day visibility of scene. In the past several years, polarization imaging has been developed rapidly, the scope of application in continually expanding, already became in the field of information for a research hotspot. This article mainly discusses the technology development status and the application prospect of polarized light and studies the basic theory of polarized light technology. By using mathematical expression and the matrix of the source image fusion technology detailed description of the theory.Keywords：Polarization Imaging; Polarization Image Fusion; Stokes parameter;Jones matrix第一章绪论1.1引言光波是电磁波的一个波段，光波的信息包括：振幅（光强）、频率（波长）、位相、偏振态（光波电磁场的振动方向）4 种独立的信息。
一种基于人眼视觉特性的偏振图像融合方法
ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｉ ｇ ｒ ｓｏ ｔｏ ａ ｅ ｎ ｈ ｍａ ｉｕ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｆ ｒｔ ， ｙ ｆ ｓｏ ｆ ｈ ｇ ｓ ｆ ｏ ａ ａｉ ｉ ｏ ｍａ ｅ ｆ ｉ ｎ ｍｅｈ ｄｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｎ ｖ ｓ ａ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｗａ ｏ ｏ ｅ ． ｉ ｌ ｂ ｉ ｎ ｏ ｔ ｅｉ ｙ ｕ ｃ ｐ ｓｙ ｕ ｍａ ｅ ｏ
升 小波变换 实现偏振特征 图像和合成强度图像 的融合；最后 ，根据人 眼对局部对 比度敏感的特点 ，采用偏振度 图
像对融合结果进行对 比度增强处理。 实验 结果表明，融合后的图像 不仅 突出了场景的偏振信 息，而且包含 了丰富
的 强度 信 息 ， 目标 与 背 景 的对 比度 也 得到 了显 著增 强 。 ．
ＳＨ ＥＮ ｕ — ｎ ． ＺＨ Ｏ Ｕ Ｈ ｉｙａ Ｐｕ— ｈｅ ‘ ｃ ｎｇ
（ ． ｃｏ ｌｆ ｎｒｙａ ｄ ｎｉ ｎ ｎａ ｎ ｉ ｅｉ ， ｎｕ ｎｖｒｉ Ａ ｃｉ ｃ ｒ， ｅｅ２ ０ ３ ， ｈ ａ １Ｓｈ ｏ Ｅ ｅｇ ｎ ｖ ｏ ｍｅｔｌ ｇｎ ｒ ｇ Ａ ｈ ｉ ｉｅｓｙｏ ｒｈ ｅｔ ｅＨｆ ｉ ３０ ６ Ｃ ｉ ； ｏ Ｅ ｒ Ｅ ｅ ｎ Ｕ ｔｆ ｔ ｕ ｎ
ｍａ ｅｔ ｅｐ ｌ ｒ ａ ｉｎ ｉ ｆ ｒ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｓ ｅ ｅｐ ｏ ｎ ｎ ， ｕ ｌ ｏ ｔｉ ｂ ｎ ａ ｔｉｔ ｎ ｉ ｆ ｒ ａ ｉｎ ａ ｌ ａ ｈ ｋ ｈ ｏ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｚ ｏ ｍ ｔ ｆ ｈ ｃ ｎ ｒ ｍｉ ｅ ｔ ｂ ｔ ｓ ｃ ｎ ａ ｎ ａ ｕ ｄ ｎ ｅ ｓｔ ｉ ｏ ｏ ｔ ａ ｏ ｎ ｙ ｎ ｍ ｔ ，ｓ ｏ ｗｅｌ ｓｔ ｅ ｃ ｎｒ ｓ ｂ ｔ ｅ ｅｔｒ ｅ ｎ ｅｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｅ ｒ ｋ ｂ ｙ ｉ ｒ ｖ ｄ ｏ ｔａ ｔ ｅｗｅ ｎ ｔ ｇ ｔ ｄ ｔ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｉ ｒ ｍａ ａ ｌ ｈ ａ ａ ｈ ｓ ｍｐ ｏ ｅ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｌ ｉ ａｉ ｎｉ ｇｎ ；ｍａ ｅｆ ｓｏ ； ｕ ｎｖ ｓ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏａ ｚ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｉ ｇ ｉ ｇ ｉｎ ｈ ｍａ ｉｕ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｉ ｕ ｃ ｓｃ
《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》篇一一、引言成像偏振探测技术是一种重要的光学探测手段，其在军事、遥感、生物医学等领域有着广泛的应用。
通过对光波的偏振信息进行获取和分析，可以实现对目标物体的精细识别和特征提取。
然而，成像偏振探测技术在实际应用中仍面临诸多挑战，如高精度偏振信息获取、快速响应和抗干扰能力等。
因此，对成像偏振探测的若干关键技术进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、成像偏振探测技术概述成像偏振探测技术基于光的偏振特性，通过测量和分析光波的偏振状态，获取目标的偏振信息。
该技术具有高分辨率、抗干扰能力强、对环境适应性高等优点。
在军事应用中，成像偏振探测技术可用于目标识别、伪装识别、夜间侦察等；在遥感领域，可用于大气监测、云层分析等；在生物医学领域，可用于皮肤癌诊断、视网膜病变检测等。
三、关键技术研究1. 高精度偏振信息获取技术高精度偏振信息获取是成像偏振探测技术的核心。
为了获取准确的偏振信息，需要采用高精度的偏振测量器件和算法。
其中，偏振片、波片、偏振调制器等器件的选择和使用对提高偏振信息的精度至关重要。
此外，通过采用多角度、多波段、多极化的测量方式，可以进一步提高偏振信息的精度和可靠性。
同时，针对不同类型的光源和目标，需要采用不同的算法进行偏振信息的提取和分析。
2. 快速响应技术在实时监测和侦察等应用中，快速响应是成像偏振探测技术的关键。
为了实现快速响应，需要采用高速的数据处理和传输技术。
其中，高性能的处理器和算法是实现快速响应的基础。
此外，通过采用并行处理、压缩感知等技术手段，可以进一步提高数据处理的速度和效率。
同时，为了减少数据的传输延迟，需要采用高速的数据传输网络和存储设备。
3. 抗干扰能力提升技术在复杂的环境中，成像偏振探测系统可能受到各种干扰因素的影响。
为了提高系统的抗干扰能力，需要采用多种技术手段。
首先，通过优化系统的结构和布局，可以减少外界干扰对系统的影响。
其次，采用先进的信号处理和滤波技术，可以有效地抑制噪声和干扰信号。
《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》篇一一、引言随着遥感技术的快速发展，成像偏振探测技术已成为一种重要的探测手段。
成像偏振探测技术通过获取并分析目标物体的偏振信息，实现对目标的高精度、高分辨率探测。
本文将重点研究成像偏振探测的若干关键技术，包括偏振成像原理、偏振探测器的设计、偏振信息的提取与处理以及偏振成像的优化方法等。
二、偏振成像原理偏振成像原理是指通过分析目标物体对光线的偏振效应，获取目标的偏振信息，从而实现对目标的探测和识别。
在成像过程中，目标物体的反射光或辐射光会产生特定的偏振特征，这些特征反映了目标的形状、结构和材料等信息。
通过捕捉这些偏振特征，我们可以得到更为准确和全面的目标信息。
三、偏振探测器的设计偏振探测器的设计是偏振成像的关键技术之一。
在设计中，需要考虑到探测器的光谱响应范围、灵敏度、分辨率、噪声等性能指标。
同时，还需要根据具体的探测任务和目标特性，选择合适的探测器类型和结构。
例如，对于地面目标探测，可以采用面阵式偏振探测器；对于空间目标探测，则需要考虑微型化、轻量化和高灵敏度的探测器设计。
四、偏振信息的提取与处理在偏振信息的提取与处理过程中，主要包括信号的采集、处理和分析等步骤。
首先，需要使用高精度的探测器将目标物体的偏振信息转换为电信号；然后，通过信号处理算法对电信号进行滤波、增强和校正等处理，以提取出有用的偏振信息；最后，通过图像处理技术对提取出的偏振信息进行可视化处理，得到清晰的偏振图像。
五、偏振成像的优化方法为了提高偏振成像的性能和效率，需要采用一系列的优化方法。
首先，可以通过优化光学系统的设计来提高系统的信噪比和分辨率；其次，可以通过优化信号处理算法来提高偏振信息的提取精度和可靠性；此外，还可以通过优化图像处理算法来提高偏振图像的质量和清晰度。
同时，还可以采用多光谱、多角度等多种手段来提高偏振成像的精度和可靠性。
六、结论成像偏振探测技术是一种重要的探测手段，具有广泛的应用前景。
利用偏振特性因子的偏振成像目标探测实验
利用偏振特性因子的偏振成像目标探测实验曾恒亮;张孟伟;刘征;谢宗良【摘要】In order to enhance target-background contrast in target detection, we use micropolarizer camera providing a division of focal plane to obtain four polarization status images. Based on the polarization status images, the Stokes vectors, degree of linear polarization, angle of polarization and polarization parameterF are calculated. The result shows that, the degree of linear polarization enhances target-background contrast by a large margin, comparing with the origin intensity image, and the polarization parameter enhances the clearness and expands information content of the image, meanwhile keeps the advantage of the degree of linear polarization image.%为了提高目标探测中目标背景对比度，本文利用分焦平面的微偏振元相机同时获取目标四幅偏振状态图像，解算得到斯托克斯矢量，提取目标的偏振度和偏振角成像图像，并结合偏振特性因子F对偏振图像效果进行了改进。
结果表明：目标偏振度成像图像在原光强图像基础上能够增强目标背景对比度，偏振特性因子成像图像在保留偏振度成像图像增强目标背景对比度的优点的同时，能够提高图像清晰度，扩展图像信息。
一种基于特征分析的偏振图像融合方法
一种基于特征分析的偏振图像融合方法尹海宁;胡良梅;范之国【摘要】偏振成像探测能反映出传统光学成像所无法反映的物体的信息，为了克服计算偏振参量图像丢失细节信息的不足，在已有偏振图像融合方法的基础上，提出一种基于综合图像特征的融合方法。
相较于已有算法突出图像的某一方面特征，该算法提取图像的灰度特征、纹理特征和形状特征，据此确定融合权值，对图像进行融合，能够较好地反映目标的细节信息，融合后的图像相较于普通光强图像，方差、信息熵分别提高了12．6％、17．5％，平均梯度从0．59提高到1．83。
针对该方法用到的特征维数较高的问题，提供了一种简化算法，耗时从30′54″降至13′37″。
%The polarization imaging detecting can reflect more information that the traditional optics cannot reflect .On the basis of the existing methods of the polarized image fusion ,an image fusing method based on comprehensive image features was proposed to overcome the shortcoming that detailed information would be lost during the calculation of polarization pa‐rameter images .By extracting the image's grayscale ,texture and shape features to determine the weight of fusion ,the polarized images were fused ,and the result of fusion was good ,the variance and information entropy increased by 12 .6% and17 .5% ,respectively ,the average gradient increased from 0 .59 to1 .83 .However ,the feature of the method needed higher di‐mension ,a simplified algorithm was provided to improve the operation efficiency which could reduce the time from 30′54″to 13′37″.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P220-226)【关键词】特征分析;偏振图像;灰度;纹理;形状;图像融合【作者】尹海宁;胡良梅;范之国【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TN911.73;TP751.1引言偏振成像探测，较传统光学成像，能够提供更多关于物体表面粗糙度、纹理、材料的理化特性等信息［1］，因此，在军事侦察、遥感探测、医疗和天文观测等领域得到了广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 1 S tokes参量测量示意图 F ig. 1 sch em e d iagram of m easure of
Stok es param eter
I( , ,
)=
1 2
{
I
+
(Q cos2
+ Usin2
) cos2(
-
) + [ ( Ucos2 - Q sin2 ) cos + V sin ] sin2( - ) } 无线延迟器时, 旋转线偏振器使 分别 为 0 ,
I=
Ex E*x + EyE*y
, Q=
E
xE
* x
- Ey E*y
,
U=
Ex E*y
+
E
y
E
* x
, V=
i Ex E*y
-
E
yE
* x
式中, Ex 和 Ey 分别是光波电场沿 x 轴和 y 轴的分量
( z 轴为光的传播方向 ); I 代表光的总强度; Q 代表
水平偏振和垂直偏振间的强度差; U 代表光线偏振
相对于琼斯矢量用振幅和相位描述光波的偏振 态, 斯托克斯矢量则利用 4个参量 ( 斯托克斯参量 ) 来描述光波的偏振态和强度。与琼斯矢量的参量不 同的是, 斯托克斯参量均是光强的时间平均值, 具有 强度的量纲, 可以直接被探测器探测, 其形式为 [ 6] :
S = ( I, Q, U, V ) T
其中各分量与光波电场的关系为 [ 6] :
第 37卷 第 7期 2007年 7月
激光与红外 LA SER & INFRAR ED
V o.l 37, N o. 7 Ju ly, 2007
文章编号: 1001-5078( 2007) 07-0676-03
基于偏振成像和图像融合的目标识别技术
王 新, 王学勤, 孙金祚
(烟台大学光电信息科学技术学院, 山东 烟台 264005)
1引 言 通常, 当电磁波从物体表面反射时, 根据物体材
料、表面粗糙度及入射角度的不同, 其偏振态将发生 变化。偏振图像反映 了物体对入射 光偏振态的影 响。偏振遥感正是基于探测物体对偏振电磁波的散 射来获取物体的信息 [ 1 - 3 ] 。偏振遥感被广泛应用在 地质勘探、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 [ 4] 。传统偏 振成像采用被 动工作方式, 具有隐蔽性好的优点, 但成像效果和距 离均受到气象条件、目标温度对比度和天空背景照
45 , 90 和 135 , 所得光强分别为 I1, I2, I3 和 I4, 由 穆勒算法算出:
I1 =
1 2
(I+ Q ),
I2
=
1 2
( I+
U
),
I3 =
1 2
(I- Q ),
I4
=
1 2
( I-
U
)
加上相位延迟器, 令 = 0 , = 45 , =
/2, 计
算得出:
I5 =
1 2
(
I
-
V)
度等因素的限制。激光照明偏振成像技术克服了被 动成像的缺点, 在远距离暗目标探测和水下探测方 面有着重要的应用 [ 5] 。相对于被动成像而言, 主动 成像不依赖目标自身辐射 ( 热成像 ) 和目标对太阳 或月亮等次光源的反射 ( 可见光或近红外成像 ), 而 是依靠仪器自身 ( 激光雷达 ) 发出激光作为照明光
( e) 135
不同目标退偏振的差异消除背景光的干 扰, 提供了从杂乱背景中识显优
势。偏振成像在遥感、军事侦察、目标检
测等方面有着广阔的应用前景。
参考文献:
图像中, 图 3( b) , ( c) , ( d) , ( e) 分别是偏振夹角为 0 , 45 , 90 和 135 时 的偏振图像。可 以明显地看 出, 背景 ( 绿色草坪 ) 明显变暗, 飞机模型轮廓清晰 地显现出来, 机身背部轮廓尤为明显。原因为: 飞机 模型表面较光滑, 和自然目标 (草坪、土壤或其他粗 糙表面 ) 相比, 飞机模型对入射偏振光退偏振较小,
基金项目: 国防科技预研基金资助项目 ( 51476030304Q T0702 )。 作者简介: 王 新 ( 1980 - ), 男, 硕士研 究生, 主 要从事 光电信 息获取与处理技术的研究。 E-m a i:l w angx in800406@ 126. com 收稿日期: 2007-01-22
摘 要: 提出了一种基于偏振特征的目标识别技术。实验采用 H e- N e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
[ 3] L aw rence B W o lf.f P o lar ization-based m a terial c lassification from specular re flection [ J]. IEEE T ransactions on
联立以上五个方程, 可以反演出目标辐射的四
个 Stokes参量, 分别为 [ 4] :
I
I1 + I3
Q =
U
I1 - I3 I2 - I4
V
I1 + I3 - 2I2
在实际的偏振探测当中, V 参量往往很小, 几乎
等于零, 所以在实际的计算中不必考虑 V, 只需计算
前三个量 I, Q, U 即可。故在实际 偏振探测中可以
67 8 所示。
激光与红外
第 37卷
利用偏振探测技术和图像融合技术压缩杂乱背景信 号使得复杂背景下的目标检测和识别成为可能。
图 2 偏振成像系统示意图 Fig. 2 schem e d iagram of polarizat ion im aging system
4 实验结果及讨论
( a) I
( b) Q
( c)U
图 4 S tokes参量图像和偏振度图像
Fig. 4 S tok es im age and polarizat ion degree im age
( d) D op
实验获取处于杂乱背景 ( 草坪 ) 中的飞机模型 5 结 论
的强度图像和偏振图像, 并利用图像融合技术计算
实验采用 632. 8nm H e - N e 激光作 为照 明光
激 光 与 红 外 N o. 7 2007
王 新 王学勤 孙金祚 基于偏振成像和图像融合的目标识别技 术
677
源, 由被探测目标反射或散射光子来提取目标的信 息 [ 6] 。所以激光照明偏振成像技术不受气象条件、 目标温度及背景照度的影响, 在遥感尤其是军事目 标识别方面有着广泛的应用前景。本文提出了一种 综合利用偏振探测技术和图像融合技术压缩杂乱背 景信号, 识别复杂背景下目标的方法。 2 偏振检测的基本原理
检偏器后由 CCD相机探测。实验采用 DSP 图像采 集系统采集图像。实验由计算机控制, 可以通过调 整 CCD相机的焦距使显示器屏幕上的目标图像清 晰, 这说明目标的反射光经过 CCD 相机镜头正好成 像在相机的焦平面上, 然后利用激光照明目标, 启动
采集程序, 此时图像已被记录在 DSP 的缓 冲区中, 计算机会自动采集图像。整个实验装置系统如图 2
( b) 0
( c) 45
( d ) 90
图 3 目标强度图像和偏振图像
Fig. 3 in ten sify im age and po larization image
图 3的强度图像中, 飞机模型明亮, 但背景也较 明亮, 飞机模型和背景的对比度较小, 几乎无法识别 飞机模型, 而且飞机模型的边缘特征不清晰。偏振
目标探测和识别效率。
关键词: 偏振成像; 目标识别; 斯托克斯矢量; 偏振度
中图分类号: O436. 3; TP721. 2
文献标识码: A
Study of Target Identification Based on Polarization Imaging and Image Fusion
WANG X in, WANG Xue-qin, SUN Jin-zuo
部分方向在 45 和 - 45 之间的强度差; V 代表光的 左旋和右旋圆偏振分量的强度差。
当光与 物质相互 作用时, 出射光 束的四个 S tokes参量分别与入射光束的四个 Stokes参量成线 性函数关系, 表示为 [ 6 ] :
Sou t = M S in 式中, M 是 4 4阶矩阵, 它表示这种物质的特性和 取向, 称为 M ue ller矩阵。一束沿 z 轴传播的光束, 先后通过快轴与参考轴成 角的相位延迟器和透光 轴与参考轴成 角的偏振片, 如图 1 所示。光路上 放置相位延迟为 的相位延迟器和线偏振片, 当偏 振片的透光方向与参考方向夹角为 角度时, 出射 光束光强的表达式为 [ 8] :
了目标的 Stokes图像和偏振度图像, 实验结果如图 源, 获取了目标的强度图像和不同偏振夹角情况下
3 所 示。
的偏振图像, 计算得到了目标的 Stokes图像和偏振
度图像, 并对强度图像、偏振图像及计算
得到的 S tokes图像和偏振度图像分别进
行了对比分析。偏振成像技术可以利用
( a)未加偏振片
[ 1] 曹汉军, 乔延利, 杨 伟 峰, 等. 偏振 遥 感图 像 特性 表征 及分析 [ J]. 量子电子学报, 2002, 19( 4): 373- 378.
[ 2] D ogariu A, Borem an G D. F acet m ode l for pho ton- flux transm ission through rough dielectr ic interfaces[ J]. O ptics L etters, 1996, 21( 10) : 701- 703.