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基于偏振信息探究水下环境气泡群对目标成像的影响

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物理学报 2021年第14期70卷 134-149页

作者：宋强孙晓兵刘晓提汝芳黄红莲王昊中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031 安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601 合肥市农业行业首席专家工作室合肥230031

水下光学成像是海底探索和目标识别的一个重要方式.由于海浪、船舶尾流以及海洋生物游动与呼吸等原因,存在着大量的气泡.气泡群的光散射作用往往会使水下目标成像效果受限、难以识别,并且一般的光学技术难以消除气泡对成像的影响.针对... 详细信息

水下光学成像是海底探索和目标识别的一个重要方式.由于海浪、船舶尾流以及海洋生物游动与呼吸等原因,存在着大量的气泡.气泡群的光散射作用往往会使水下目标成像效果受限、难以识别,并且一般的光学技术难以消除气泡对成像的影响.针对上述问题,本文先从理论上推导和仿真了入射光线在水下单气泡、气泡群中以及目标表面的光强和偏振信息的变化;然后在构建了水下气泡实验平台的基础上探究了光源入射角度的改变以及成像波段的变化对气泡环境中目标偏振成像的影响;研究了不同金属材质目标物的强度和偏振信息的变化趋势;分析了水下目标在不同气泡群厚度条件下强度和偏振信息的变化趋势;最后利用偏振特征提取与视觉信息保留的图像融合方法抑制气泡对水下目标成像的影响.实验结果显示气泡群中目标成像会受到多种因素的影响,利用偏振图像融合方法会使气泡群受到较好的抑制,并提高了水下目标的清晰度.

关键词：偏振信息气泡密度目标识别图像融合

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利用多角度偏振信息计算海水密度研究初探

红外与毫米波学报 2007年第4期26卷 307-311页

作者：杜嘉赵云升吕云峰赵乃卓东北师范大学城市与环境科学学院吉林长春130024

提出一种利用多角度偏振信息计算海水密度的方法,从多角度遥感与偏振光遥感的角度,找出海水的偏振特性与海水密度之间的函数关系,利用海水偏振特性与海水折射率特性对海水密度进行计算,扩展现有遥感应用的领域,同时为海洋基本参数反演... 详细信息

提出一种利用多角度偏振信息计算海水密度的方法,从多角度遥感与偏振光遥感的角度,找出海水的偏振特性与海水密度之间的函数关系,利用海水偏振特性与海水折射率特性对海水密度进行计算,扩展现有遥感应用的领域,同时为海洋基本参数反演开拓新思路.

关键词：海水密度偏振信息多角度海水折射率

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基于超表面操控的偏振信息探测技术研究进展

红外与激光工程 2020年第9期49卷 180-194页

作者：郭忠义康乾龙彭志勇崔月盟刘华松高隽郭凯合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 天津津航技术物理研究所天津300192

偏振是光的固有属性,当光与物质发生相互作用后,通过解构偏振态变化,可以获取材料组成和结构的重要信息。这一特性使得光的偏振具有很高的研究价值和应用前景。近年来,偏振成像、偏振信息等研究领域蓬勃发展,引起国内外学者的广泛关注... 详细信息

偏振是光的固有属性,当光与物质发生相互作用后,通过解构偏振态变化,可以获取材料组成和结构的重要信息。这一特性使得光的偏振具有很高的研究价值和应用前景。近年来,偏振成像、偏振信息等研究领域蓬勃发展,引起国内外学者的广泛关注。高效地获取偏振信息是该领域发展的关键技术,然而传统的偏振信息探测及获取方案有着各种不足,制约了偏振信息技术的持续化发展。超表面技术使得人们得以根据需求操控光的相位、振幅、偏振等,同时具有微型化和集成化的优势。文中以全矢量偏振信息的获取为出发点,以基于阿基米德螺旋结构的圆偏振探测器为引子,主要介绍基于超表面结构实现偏振信息探测技术的发展过程及研究现状,包括金属超表面偏振探测器、介质超表面偏振探测器以及超表面偏振成像等研究内容,最后展望了基于超表面结构的偏振信息探测技术未来的发展趋势。

关键词：偏振信息超表面阿基米德螺旋偏振探测偏振成像

基于多角度偏振信息反演海洋上空卷云云顶高度

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红外与毫米波学报 2018年第4期37卷 445-453,458页

作者：李树孙晓兵提汝芳黄红莲陈震霆乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

采用偏振辐射信息反演云顶高度时,为了减小由云层及地表偏振辐射特性变化带来的反演结果不确定度,使用490 nm和865 nm通道多角度偏振信息反演卷云云顶高度.理论分析大气顶偏振特征,给出490 nm与865 nm通道偏振特性差异,说明使用此两通... 详细信息

采用偏振辐射信息反演云顶高度时,为了减小由云层及地表偏振辐射特性变化带来的反演结果不确定度,使用490 nm和865 nm通道多角度偏振信息反演卷云云顶高度.理论分析大气顶偏振特征,给出490 nm与865 nm通道偏振特性差异,说明使用此两通道偏振反射率差反演云顶高度的可行性.假设卷云为一般种类混合模型(General Habit Mixture,GHM),使用倍加累加矢量辐射传输模型计算和分析大气顶490 nm和865 nm通道偏振反射率差对卷云有效粒子半径、光学厚度和云顶压强的敏感性.分析表明,当卷云光学厚度大于3时,偏振反射率差对有效粒子半径和光学厚度的变化不敏感,对云顶压强变化敏感.根据敏感性分析结果选择适当的参数构建偏振反射率差查找表,使用查找表方法反演POLDER3数据的卷云云顶高度,并与POLDER3产品和MODIS产品进行比较.结果表明,与POLDER3的官方算法相比,使用偏振反射率差查找表方法有更宽的散射角适用范围,反演结果与MODIS产品有更好的一致性.

关键词：多角度偏振信息卷云云顶高度反演

基于偏振信息的强反射工件高光去除及视觉测量方法

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光学学报 2018年第11期38卷 167-177页

作者：祝振敏裴爽陈世明张福民华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013 天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室天津300072

搭建了一种基于反向传播神经网络与高斯分布函数的图像高光去除模型。该模型可以优化图像的特征提取及特征匹配。以高反射率金属工件表面作为实验对象,进行了边缘特征提取及视觉测量精度分析,实验结果表明,所提方法可实现0.75 mm的视觉... 详细信息

搭建了一种基于反向传播神经网络与高斯分布函数的图像高光去除模型。该模型可以优化图像的特征提取及特征匹配。以高反射率金属工件表面作为实验对象,进行了边缘特征提取及视觉测量精度分析,实验结果表明,所提方法可实现0.75 mm的视觉测量精度,一定程度上验证了所提方法的可行性。

关键词：测量视觉测量图像高光去除偏振信息特征提取测量精度

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利用偏振信息的雾天图像全局最优重构

光学精密工程 2017年第8期25卷 2212-2220页

作者：高隽毕冉赵录建范之国合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

针对雾、霾等强散射环境下相机拍摄图像严重退化的问题,提出了一种降低雾霾环境对图像质量影响的图像去雾重构方法。基于雾天偏振成像模型,分别估计图像每个区域的重构参数,获取全局最优的重构参数。利用偏振滤波的方法估计雾天大气散... 详细信息

针对雾、霾等强散射环境下相机拍摄图像严重退化的问题,提出了一种降低雾霾环境对图像质量影响的图像去雾重构方法。基于雾天偏振成像模型,分别估计图像每个区域的重构参数,获取全局最优的重构参数。利用偏振滤波的方法估计雾天大气散射光的偏振度分布,利用自适应亮通道方法计算无穷远处大气散射光的强度分布,从而重构出去雾图像。最后,利用偏振度的纹理信息对重构图像进行增强。该方法考虑了图像中不同位置大气杂散光参数的不一致性,对图像每一区域的重构参数分别运算,从而获得全局最优的重构参数图像。该方法还不要求图像必须包含天空区域,并且具有对灰度图像的处理效果较好的优点。

关键词：强散射环境偏振信息图像重构全局最优

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基于偏振信息的遥感图像大气散射校正

光学学报 2007年第6期27卷 999-1003页

作者：叶松方勇华孙晓兵洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感研究室合肥230031

大气散射严重影响了航空遥感图像的质量。为了提高航空遥感图像的识别能力,提出一种基于偏振信息的航空遥感图像大气散射校正方法。大气散射具有显著的偏振特性,而对于垂直探测的地物辐射信号偏振度非常低,该方法正是利用大气散射偏振... 详细信息

大气散射严重影响了航空遥感图像的质量。为了提高航空遥感图像的识别能力,提出一种基于偏振信息的航空遥感图像大气散射校正方法。大气散射具有显著的偏振特性,而对于垂直探测的地物辐射信号偏振度非常低,该方法正是利用大气散射偏振特性与地物目标偏振特性的差别,从图像中提取地物目标辐射信息,从而提高遥感图像的质量。通过机载多波段偏振CCD相机获取航空偏振遥感图像数据,并采用一组443 nm波段的航空偏振图像数据进行图像大气散射校正实验,实验结果表明该方法能有效地进行航空遥感图像的大气散射校正,从而提高了航空遥感图像的识别能力。

关键词：遥感大气散射校正偏振信息图像

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利用偏振信息的偏振图像纹理特征提取

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第10期37卷 117-126页

作者：刘云清姜晓娇段锦莫苏新张文学长春理工大学电子与通信工程学院长春130012

偏振成像技术能够反映出传统光学成像所无法反映的物体特征,有效地增强物体特征的对比度。针对传统纹理特征提取方法加权平均光强图像4种空间信息下的灰度共生矩阵特征,造成图像纹理特征细节缺失,难以从灰度对比差异角度完整地提取图像... 详细信息

偏振成像技术能够反映出传统光学成像所无法反映的物体特征,有效地增强物体特征的对比度。针对传统纹理特征提取方法加权平均光强图像4种空间信息下的灰度共生矩阵特征,造成图像纹理特征细节缺失,难以从灰度对比差异角度完整地提取图像纹理特征等问题,结合偏振信息,提出一种偏振灰度差异共生矩阵对偏振图像纹理特征进行提取,并以偏振灰度差异共生矩阵的特征为研究依据,分别推导出均质性、离散性、粗糙性、相异性4种特征参量作为图像的偏振纹理特征参量。旋转偏振相机前面的偏振片获取偏振光强图像并进行实验,结果表明,偏振光强图像纹理特征的均匀程度、离散程度、粗糙程度和相异程度在不同偏振方向上不会反映出较大差异。通过偏振灰度差异共生矩阵提取到的4种偏振纹理特征参量图像,随着偏振方向的变化,都反映出了显著差异。

关键词：偏振信息纹理特征偏振灰度差异共生矩阵偏振纹理特征参量

散射介质中利用目标和背景偏振信息的图像重构方法

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散射介质中利用目标和背景偏振信息的图像重构方法

作者：赵录建合肥工业大学

学位级别：硕士

偏振探测相对于传统光学探测技术,在目标探测、识别等方面具有独特的优势。本文针对雾天图像去雾问题,提出了一种利用目标和背景散射光偏振信息的图像重构方法,通过提取目标和背景的偏振信息,根据光在散射介质中的传输特性,估计相关光... 详细信息

偏振探测相对于传统光学探测技术,在目标探测、识别等方面具有独特的优势。本文针对雾天图像去雾问题,提出了一种利用目标和背景散射光偏振信息的图像重构方法,通过提取目标和背景的偏振信息,根据光在散射介质中的传输特性,估计相关光传输参数,实现去雾图像重构。外场实测实验结果表明,本方法对雾霾、水下等强散射环境下成像质量有显著提升,具有较好的应用前景。本文主要工作如下:(1)根据菲涅尔定律,研究了反射光和折射光的传输变化,分析了目标反射光的偏振特性,利用蒙特卡罗方法仿真了光在介质中的多次散射,分析了散射光的偏振特性;(2)提出了一种利用目标和背景散射光偏振信息的图像重构方法,同时考虑目标和背景的偏振特性,利用最小算子和偏振滤波方法,估计背景散射光的偏振信息,利用亮通道先验规律估计无穷远处的背景散射光强值,结合目标的偏振度信息,重构出目标图像;(3)开展了雾霾、水下等强散射介质环境下的偏振探测实验,分析了偏振探测在不同散射环境下的实际效果,利用偏振光学模拟实验舱,设计了模拟大气环境的测试实验,进行了定量化对比分析。实验结果表明,本方法对雾霾、水下等强散射环境下成像质量有显著提升。

关键词：偏振探测图像重构散射介质偏振信息目标探测