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【6h】

AOTF高光谱偏振成像0级抑制方法及偏振去雾技术研究

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目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 光谱偏振成像技术的研究现状

1.3 偏振去雾技术国内外研究现状

1.4 本论文的课题来源及主要工作

2 AOTF高光谱偏振成像原理及0级影响分析

2.1 基于AOTF的高光谱偏振成像原理

2.2 AOTF工作原理及主要性能参数

2.3 AOTF高光谱偏振成像0级干扰影响分析

2.4 本章小结

3 大气散射偏振特性影响分析

3.1 光的偏振态表示法

3.2 大气散射偏振特性影响

3.3 气溶胶粒子对偏振特性影响分析

3.4 本章小结

4 基于Stokes的偏振去雾算法研究

4.1 基于大气散射模型的偏振成像影响

4.2 传统差分成像偏振去雾算法

4.3 基于Stokes偏振去雾算法

4.4 偏振图像去雾质量评价

4.5 本章小结

5 实验系统测量与分析

5.1 系统成像结果测试与分析

5.2 0级干扰抑制方法实验分析

5.3 基于Stokes的偏振去雾成像测量

5.4 基于AOTF的高光谱成像测量

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与所取得的研究成果

致谢

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摘要

高光谱偏振成像技术(Hyper-spectral polarization imaging),主要是利用多个光谱通道对目标进行光谱分析、偏振分析与图像分析,可以实现对被测目标的特定波长进行成像,更有利于目标的识别、捕捉与追踪,广泛应用在水质监测、大气监测、生态环境、医学、军事目标识别等领域。论文整体构思是基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter, AOTF)的高光谱偏振成像原理,对系统成像的0级光干扰进行了分析,研究了一种0级光干扰抑制方法。而在雾霾天气下偏振图像受大气气溶胶影响严重,为了更清晰的辨别目标,研究了一种斯托克斯(Stokes)偏振去雾算法。因此,本论文围绕如下几个方面展开研究。 首先,阐述了AOTF型高光谱偏振成像原理,当被测目标光经过AOTF中二氧化碲晶体(TeO2)后,出射光不仅产生偏振方向互相垂直的±1级衍射光还会产生0级光,针对0级光的干扰,研究了一种AOTF高光谱偏振成像0级干扰抑制方法,为下一步研究气溶胶对系统成像影响排除了系统自身因素。 其次,基于瑞利散射(Rayleigh)和米氏散射(Mie)分析了大气散射及其偏振特性,研究了大气气溶胶光学特性中光学厚度(AOD)和大气偏振的关系,进一步证实了大气气溶胶会使偏振特性发生变化。 再次,由于在雾霾天气下,采集的偏振图像有明显的对比度降低等退化现象,严重影响目标识别、户外探测的准确性,结合偏振光特性建立了大气散射模型并研究了一种基于Stokes的偏振成像去雾算法,该算法能够实现图像去雾,复原原始目标图像。 最后,通过基于AOTF的高光谱偏振成像系统实验平台,在理论验证的基础上,对上述提出的0级干扰抑制方法进行各波段实验验证和光谱成像测量,并在雾霾天下进行实验,实验结果表明该偏振去雾算法在此系统上运行具有可行性,且去雾后偏振图像清晰度提高了40.6%,对比度提高了45.4%,证明了该算法能够大大提高雾天图像的质量,更有利于雾霾等天气下进行目标识别。

著录项

  • 作者

    刘璐;

  • 作者单位

    中北大学;

  • 授予单位 中北大学;
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 陈媛媛,陈艳;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TN9;
  • 关键词

    AOTF; 光谱偏振成像; 抑制方法;

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