發(fā)布時間：2020-05-31 22:33

【摘要】：傳統(tǒng)的成像探測只能獲取目標的強度信息,在復雜環(huán)境中,其探測能力會受到極大的限制。偏振成像利用目標和背景的偏振特性差異,可以在復雜背景中增強目標與背景的對比度,提高目標探測和識別的能力,如今已廣泛的應用在軍事,醫(yī)學,天文學等領(lǐng)域。目前傳統(tǒng)偏振成像系統(tǒng)主要可分為分時偏振成像系統(tǒng)和同時偏振成像系統(tǒng)。分時偏振成像系統(tǒng)實時性差,成像誤差大,動態(tài)場景應用受限。同時偏振成像系統(tǒng)能量利用率低,分辨率低,對于微光環(huán)境與遠距離環(huán)境的偏振成像質(zhì)量較差。針對以上傳統(tǒng)偏振成像的問題,本文設(shè)計出了一種非共軸多通道偏振成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了四通道陣列結(jié)構(gòu),每個通道分別獲取0°、45°、90°和135°的偏振強度圖像,通過Sift特征算子完成通道間圖像配準,通過Stokes矢量法解算線偏振度、偏振角和偏振特征因子,從而實現(xiàn)偏振成像。針對這種偏振成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立了數(shù)值仿真模型。分析了各個通道間間距、光軸平行度以及偏振片檢偏角度對偏振成像結(jié)果造成的誤差,歸納總結(jié)出偏振成像精度大于1%的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍。針對本系統(tǒng)偏振成像會損失背景強度的缺點,提出了一種基于非下采樣Contourlet變換(NSCT)和自適應脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PCNN)的偏振圖像融合算法,將Stokes矢量中的參數(shù)I代表的光強度和偏振特征因子進行融合。通過本文設(shè)計偏振成像系統(tǒng)對微光環(huán)境、低對比度環(huán)境以及遠距離環(huán)境進行了實驗,實驗結(jié)果表明了成像系統(tǒng)和融合算法對多個場景下的目標探測能力提升效果顯著。
【圖文】：

所以分時偏振成像系統(tǒng)多用于對靜態(tài)目標的探測，很少用于動態(tài)的探測。3.2 同時型偏振成像系統(tǒng)目前，同時型的偏振成像系統(tǒng)主要有四種實現(xiàn)方式:分振幅型、分焦平面型涉型和分孔徑型。3.2.1 分振幅型偏振成像分振幅偏振成像系統(tǒng)是第一種被研制出的同時偏振成像系統(tǒng)，由 Garlic個雙通道的偏振成像裝置中提出并實現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠同時獲取兩個垂直方向偏振強度圖像，然后計算其差分圖像，也就是簡化的偏振度圖像。多年來，幅型偏振成像系統(tǒng)被大量的研究工作者研究并改進[34]，已經(jīng)可以實現(xiàn)全偏振。圖 2.1 為四方向分振幅型偏振成像系統(tǒng)原理。

偏振成像系統(tǒng)可以同時獲得同一場景中的不同偏振角度的強時成像、圖像獲取簡單等優(yōu)點。但是，，分振幅型偏振成像系統(tǒng)件來多次分解入射光，導致系統(tǒng)體積較大，對系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的高;在每個通道中，由于分束鏡將入射光分束，能量分散，最終能量只有入射光能量的四分之一，所以圖像亮度較低，對于微像探測效果不是很好。平面型偏振成像型偏振成像系統(tǒng)是對成像探測器進行改裝，將微偏振元器件直上，焦平面的每個像素對應一個偏振方向的偏振元器件，再采的方法就獲取四個方向上的偏振信息。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院光電技術(shù)研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;O436.3

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本文編號：2690561