【摘 要】
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光的偏振特性能够反映物质的本质特征,自然界中的物质在受到光辐射时,入射光与物质发生相互作用,反射光的偏振态随即发生改变,不同种类、不同状态的物质会表现出特定的偏振特性,这为目标物的探测和识别提供了一种新的思路。本文针对传统偏振成像技术机械振动大、获取信息不完整等问题,提出以Stokes矢量为基础,液晶偏振调制为核心的双相机偏振成像技术,研制出一种新型的分时偏振成像探测系统。本文围绕偏振成像探测技术
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光的偏振特性能够反映物质的本质特征,自然界中的物质在受到光辐射时,入射光与物质发生相互作用,反射光的偏振态随即发生改变,不同种类、不同状态的物质会表现出特定的偏振特性,这为目标物的探测和识别提供了一种新的思路。本文针对传统偏振成像技术机械振动大、获取信息不完整等问题,提出以Stokes矢量为基础,液晶偏振调制为核心的双相机偏振成像技术,研制出一种新型的分时偏振成像探测系统。本文围绕偏振成像探测技术,首先对成像探测的机理展开深入的研究,重点包括Stokes矢量法以及Stokes矢量的测量、基于液晶可调相位延迟器（LCVR）的偏振调制技术、典型的分时偏振成像系统。其次从偏振机理出发,搭建双相机偏振成像系统,主要分为成像探测单元、液晶驱动控制单元、图像提取与处理单元,然后对各个单元进行设计,涉及到元件选型、原理图绘制、软件开发等。最后对偏振图像的处理算法进行研究,包括偏振图像的预处理、配准、融合,在偏振图像预处理方面,本文在中值滤波算法中引入方差的概念,用于提高滤噪能力;在图像配准方面,通过分析造成偏振图像不匹配的因素,对透射图像和反射图像采用一种基于特征点的图像配准算法;在图像融合方面,对Stokes矢量的第一个分量图像和偏振特征图像采用一种改进的二维离散小波变换进行处理,并与加权平均法、像素绝对值选大法进行对比。本文设计的双相机偏振成像系统,采用液晶柔性全偏振调制技术,在保证系统探测精度的前提下,还能够解决获取信息不完整的问题,实现完全Stokes矢量测量,同时获得线偏振和圆偏振图像。通过室内外偏成像探测实验表明:偏振度图像相较于线偏振度图像,可以突出目标物更多的细节特征。此外,通过开展室内外偏振图像融合对比实验,结果表明本文算法可有效提高图像的清晰度和对比度。
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