利用偏振技术识别人造目标
偏振原理应用
偏振原理应用
偏振原理在多个领域都有应用，以下是一些主要的应用：
1.光学设计：在光学设计中，人们往往更多关注光的波长和强度，而忽略了其偏振指标。
然而，偏振是光的重要特性，利用光的偏振性可以实现多种应用。
2.天空散射：天空因为散射，不同方向偏振态不同。
可以用偏振片来观察这一现象。
3.液晶显示：手机屏幕、电脑屏幕、计算器等使用的都是液晶显示技术，这也是一种偏振光的应用。
4.探测外部星体：因为星体周围的尘埃而散射的光是偏振光，探测到偏振光就能知道星体的存在。
5.光纤通信：光纤可以利用两个不同的偏振态来提高传输信号的速度。
6.目标检测：有时候强度特征不明显的物体（例如树荫下的卡车）用普通拍照技术看不出来，但是偏振图片就非常明显，常用于军事。
7.质量检测：一些塑料产品是双折射材料，加在两个正交的偏振片中能看见不同的颜色。
8.疾病诊断：病变细胞和正常细胞在光照射下偏振状态不同。
9.动物世界：章鱼、蜜蜂和蜘蛛靠偏振光来行走。
偏振成像技术在各领域的应用
偏振成像技术在各领域的应用作者：高明慧赫美琳来源：《科技创新与应用》2014年第25期摘要：偏振成像技术是在近些年发展起来的一种技术，因其所采用的依靠获取物体光波偏振态的成像技术与原来采用的光强度成像相比更为先进，应用领域更为广阔，经过这些年的发展，已经在很多的领域都得到了广泛的应用。
文章将就偏振成像的原理以及其在目标探测中的应用进行阐述。
关键词：激光遥感；偏振成像；目标探测前言偏振遥感是一种新兴的对地探测手段与技术，其在农业、林业、气象、海洋、生态等领域都有着广泛的应用，通过偏振遥感测量得到的是目标的偏振态信息，除能得到常规遥感测量的辐射量数据外，还能得到与目标的本征特性有关的偏振度差异，从而可以在一定程度上把目标的本质差异“强化”出来，提取常规遥感方法不易得到的信息，因此可以进一步提高目标探测和地物识别的精度。
文章将就偏振成像的原理以及其在目标探测中的应用进行阐述。
1 偏振成像简介光是一种电磁波，电磁波是横波。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志，只有横波才有偏振现象。
偏振光的分类：线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
偏振光与目标发生相互作用后的散射光中会包含由目标自身特性所决定的偏振信息，偏振信息是一种独特的信息，它与我们传统探测得到的信息不同，由于这种偏振信息是目标自身特性所决定的，因此，我们通过收集偏振光中的信息就可以对所需测量的目标信息有着清晰的认识。
而以上这一通过收集目标光波偏振态进而成像的技术就是偏振成像。
偏振成像以其特有的优势迄今已经得到了广泛的应用。
通常情况下，人的视觉系统对光的强度特征和波长特征都比较敏感，但对于同样是光的基本特征的偏振特征是无法感知的，因此在传统的图像处理、分析、理解过程中所使用的技术都是基于光的强度特征和波长特征所提供的信息，这就使得现用的图像处理、分析以及理解算法很复杂，只能进行一些初步的判断，但是对于图像中目标的一些本质特性（如目标的材质、目标的细节特征等）难以做出正确的理解。
基于多光谱偏振探测系统目标识别研究现状
基于多光谱偏振探测系统目标识别研究现状摘要：目标识别技术在各个领域内应用广泛，其中光谱识别技术或偏振识别技术都针对于目标物与背景差距较为明显的情况。
当目标物与背景接近“同色同谱”时，光谱识别技术无法准确识别，所以要将两者结合起来，提高目标探测和场景识别的准确度。
由此可见，基于多光谱偏振探测系统的目标识别技术针对与背景融为一体的目标物具有重要的研究价值。
关键词：光谱探测；偏振探测；目标识别1.前言目标识别技术是通过获取被测目标的形状、回波特性、辐射分布等信息分析判断被测目标的种类。
目标识别在军事上的应用最为广泛，从早期的雷达、声纳定位等都是目标识别的支脉。
其中，基于雷达探测的目标识别技术需主动向目标发射电磁波，易受战场复杂电磁环境的影响；声传感器探测技术仅针对于有声目标，具有一定的局限性。
但光谱识别技术与偏振识别技术都是基于待测物体本身特性，对于不同类型的目标，由于材料和表面粗糙度等方面的不同，其光谱特性与偏振特性也不尽相同。
多光谱偏振探测技术就是结合光谱探测和偏振探测的现代测量新技术，提供了目标物在光谱和偏振两个个方面特征，更有助于提高目标探测和识别的准确度。
使用多光谱偏振探测技术在对物质进行分类、分析和识别方面有显著的优势，在军事领域、太空探测、地物遥感等领域扮演着非常重要的角色。
因此，对其进行深入研究具有十分重要的意义。
2.国内外的研究现状目前，国内外对光谱偏振探测技术进行了一定的研究。
美国空军研究室的D. H. Goldstein等人对不同标准军用油漆的铝板进行了光谱偏振特性的实验研究分析[1]； Lawrence B.Wolff分别研究了玻璃及塑料材料制作的目标在中红外波段的偏振特性，并发现目标的表面粗糙度是决定目标偏振特性的重要因素[2]；孙秋菊等人研究发现红外偏振成像可以作为探测伪装目标的新途径，其成像效果较好，还证明偏振探测技术对复杂背景中低反射率伪装目标的独特识别优势在中红外波段同样成立；中国科学技术大学的孙玮利用多波段偏振实验装置获取了目标的偏振图像，并通过图像处理识别出人造目标[3]；王军等人发现采用红外偏振成像技术可以有效地实现对地面伪装目标的识别[4]；汪震等人研究表明在利用热红外偏振探测系统获得的Stokes矢量图中，地物背景、金属目标板及红外伪装遮障的热红外偏振特性各不相同[5]。
偏振红外原理
偏振红外原理偏振红外技术是一种利用红外光的偏振性质来进行物体识别和检测的技术。
它基于一个基本的原理，即物体对红外辐射的反射和吸收会导致光的偏振状态发生变化。
通过测量物体反射或透射的偏振红外光的特性，可以获取物体的形状、结构和材料信息。
在偏振红外技术中，光源发射的红外辐射经过偏振器产生一个特定的偏振状态，然后照射到待测物体上。
物体的表面特性会改变照射光的偏振状态，例如，金属表面会使光发生反射，而非金属表面则会使光发生散射。
接收器接收到物体反射或透射的光后，会经过另一个偏振器，将光的偏振状态转换为电信号。
通过对这个电信号进行分析和处理，可以获取物体的相关信息。
偏振红外技术在许多领域中有着广泛的应用。
首先，它在安全领域中起着重要的作用。
通过使用偏振红外摄像机，可以检测到隐藏在衣物或物体下面的违禁品，如隐秘的武器或毒品。
其次，在工业领域中，偏振红外技术可以用于检测材料的缺陷和裂纹，例如在制造过程中的金属疲劳和焊接质量检测。
此外，偏振红外技术还可以应用于医学领域，用于检测人体组织的异常变化，如癌症和皮肤病变。
除了上述应用领域，偏振红外技术还可以在环境监测中发挥作用。
例如，通过测量反射光的偏振状态，可以判断水体中的污染物浓度。
此外，偏振红外技术还可以用于农业领域，用于检测植物的健康状况和生长状态。
通过分析植物叶片反射的偏振光，可以了解植物的营养状况和受到的环境胁迫情况。
总结一下，偏振红外技术是一种非常有用的技术，可以通过测量光的偏振状态来获取物体的相关信息。
它在安全、工业、医学和环境等领域都有着广泛的应用。
随着技术的不断进步，偏振红外技术将会在更多领域中发挥重要作用，为我们的生活带来更多的便利和安全。
偏振成像技术的原理与优势
偏振成像技术的原理与优势⼲涉、衍射和偏振是光的三⼤特征，偏振光与⽬标发⽣相互作⽤后的散射光中会包含由⽬标⾃⾝特性所决定的偏振信息，⽽这样的偏振信息与我们平时所探测到的光谱、光强以及相位等信息时有所不同的。
通过这些偏振信息我们就可以准确清晰的得到被测⽬标的相关信息。
例如：根据反射和透射光的偏振特性可以获取被测物体的表⾯粗糙程度以及内部结构情况、可以在粒⼦散射光的⼲扰下清晰的获取⽔下图像等。
这种依靠获取物体光波偏振态的成像技术就是偏振成像。
偏振成像技术是⼀种新型的成像技术，因其与平时所采⽤的光强度成像技术相⽐具有⼀定的优势，⽽得到了极其迅速的发展。
国外对偏振成像技术的研究已经开展了许多年，在⽬标探测识别⽅⾯有很好的成就。
现在偏振成像也⼴泛的应⽤于军事、天⽂、娱乐等领域。
位于美国纽约州罗契斯特市的FluxData公司，是⼀家以开发与⽣产多光谱成像、偏振成像系统为主的⼚商，其⽣产的fluxdata相机也⼴泛应⽤在⼯业、医疗和科研等领域。
偏振成像在机器视觉也有独特的应⽤。
偏振成像系统主要有三个技术环节组成，其中包括对被测⽬标光波的偏振态分解、扫描以及⾓度编码，从⽽获取被测⽬标的光波偏振信息。
随后，对获取的图像进⾏⼀系列的处理、增强或是融合，形成我们所需要的可视化偏振图像。
最终，从图像中就可得到需要了解的被测⽬标的信息了。
光强度成像技术⼀般都会受到环境因素的影响，在恶劣环境下，由于光强度太弱，成像就会具有⼀定的困难度。
⽽偏振成像技术却可以在恶劣的环境下进⾏远距离的图像获取操作，在抑制背景噪声、提⾼探测距离、细节特征获取以及⽬标伪装识别等⽅⾯具有绝对优势。
因此，其具有⾮常⼴泛的应⽤，例如：可探测隐藏或伪装的⽬标；可实现海⾯以及⽔下⽬标的探测和识别；可实现烟雾⽓候环境条件下的导航；有效区分⾦属和绝缘体或是从引诱物中区分真实⽬标；可进⾏癌症、烧伤等医学诊断；可对物体特征（如指纹等）进⾏识别；可实现星载或机载遥感；可与其它技术相结合，如多光谱偏振红外成像、超光谱偏振红外成像等。
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。
利用热红外偏振成像技术识别伪装目标
Ｗ ＡＮＧ ｈ ｎ Ｚ ｅ ，ＱＩ ＡＯ ｎ－ ， Ｙａ ｌ ＨＯＮＧ ｉ ， Ｎ Ｇ ｅ ｇ Ｌ ｎ ｔｏ ｉ Ｊｎ ＷＡ Ｆ ｎ ， ＩＷｅ － ａ
（ ｍｏｅ Ｓ ｎ ｉｇ Ｌ ｂ ｒｔｒ ，Ａ ｈ ｉＩ ｓ ｔｔ ｆＯ ｔ ｓａ ｄ Ｆ ｎ ｃ ａ ｉｓ Ｒｅ ｔ ｅ ｓ ａ ｏａｏｙ ｎ ｕ ｎ ｔｕ ｅ ｏ ｐ ｉ ｎ ｉｅ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ， ｎ ｉ ｃ
ｃ ｏ ｆａ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ｂａ ｋ ｏ ｎ ａｅ ｉｆ ｒｎｔ Ｔ ｅ ｅ ｏ ａ ｉａ ｏ ｃ ａ ａ ｔｒ ｈ ｖ ｎ ｒｌ ｔ ｎ ｈ ｐ ｍ ａ ｕ ｇ ｎ ｔ ｎ ｅ ｒｈ ｌ ｓ ｃ ｇ ｕ ｄ ｒ ｄ ｆｅ ｅ ． ｈ ｓ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｈ ｃｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｅａ ｏ ｓ ｉ ｒ ｉ ｒ ｉ
ｍ ｔ ｂ ｃ ｎ ａ ｏ ｆ ｇ ｅ ｎ ｅｒ ａｋ ｒｕ ｄ ａｅ ａｑ ｉ ｄ ｂ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｇｎ ｏａ ｚｔ ｎ ｅａ ｏｊ ｔ ａｄ ｃ ｕ ａｅ ｎｔ ｉ ａ ｈ ｂ ｃｇｏ ｎ ｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｌ ｍａｉｇ ｐ ｌ ｉａｏ ｌ ｅｓ ｍ ｌ ｓ ｔ ｒ ｒ ｈ ｈｍ ｒ ｉ ｓｓ ｍ ｉ ｘｅｉ ｎ．Ｅ ｐｒ ｎａ ｅｕｔ ｈ ｗ ｈａ ｈｅ ｏａ ｚｔ ｎ ｈ ａｔ ｓ ｆ ｅ ｌ ｂｅｔ ｙｔ ｅ ｎ ｐｒ ｅ ｍｅｔ ｘ ｅｉ ｔ ｒｓｌ ｓｏ ｔ ｔ ｐ ｌ ｉａ ｏ ｃ ａ ｃ ｒ ｍｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｉ ｒ ｅ ｏ ｍ ｔ ｏｊｃ ， ａ ｓ
ｗ ｔ ｔ ｉ ｅ ｔ ｄｒｄａ ｏ ｔｎｉ ． ｈｓｍｅ ｏ ｆ ｃ ｖ ｃｇ ｉ ｎ ｔｌ ｂ ｃ ｄｃ ｏ ｆ ｇ ｉ ｅ ｍ ｔ ａ ｔ ｎ ｉ ｓｙ Ｔ ｉ ｔｄ ｉ ｅｆ ｔ ｅｉ ｒ ｏ ｎｚ ｇｍｅ ｊ ｔ ａ ａ ｕ ａｅ ｈ ｈｒ ｉ ｅ ｉ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｓ ｅｉ ｎ ｅ ｉ ａ ｏ ｅｓ ｎ ｍ ｌ
偏振成像探测技术导论阅读记录
《偏振成像探测技术导论》阅读记录目录一、内容概述 (2)二、偏振成像探测技术概述 (2)1. 偏振成像探测技术定义 (4)2. 偏振成像探测技术发展历程 (4)3. 偏振成像探测技术应用领域 (5)三、偏振成像探测技术理论基础 (6)1. 光学基础知识 (8)2. 偏振现象及原理 (8)3. 探测器的原理与类型 (9)四、偏振成像探测技术实践应用 (10)1. 遥感领域应用 (12)2. 军事领域应用 (13)3. 环境监测领域应用 (14)4. 生物医学领域应用 (15)五、偏振成像探测技术发展趋势与挑战 (16)1. 技术发展趋势分析 (18)2. 技术发展面临的挑战与问题 (19)3. 技术应用前景展望 (20)六、偏振成像探测技术实验与案例分析 (21)1. 实验设计与实施过程 (23)2. 实验数据处理与分析方法 (24)3. 典型案例解析与讨论 (25)七、偏振成像探测技术的价值与意义 (27)1. 对科学研究的意义与价值体现 (28)2. 对实际应用领域的影响与贡献分析 (29)八、总结与心得体会 (30)一、内容概述《偏振成像探测技术导论》是一本关于偏振成像探测技术的学术著作，旨在为读者提供关于偏振成像探测技术的全面了解和深入认识。
本书首先介绍了偏振成像的基本原理和概念，包括偏振光的产生、传播、检测以及在各个领域中的应用。
本书详细阐述了偏振成像探测器的设计、工作原理和性能指标，以及各种类型的偏振成像探测器(如线性偏振探测器、圆偏振探测器、椭圆偏振探测器等)的特点和应用。
本书还探讨了偏振成像技术在地球物理勘探、天文观测、生物医学成像等领域的应用前景和发展趋势。
通过阅读本书，读者将能够掌握偏振成像探测技术的基本理论和实践知识，为从事相关领域的研究和工作奠定坚实的基础。
二、偏振成像探测技术概述本章节主要介绍了偏振成像探测技术的基本概念、发展历程及其在现代科技领域的重要性。
偏振成像探测技术是一种利用光的偏振特性进行成像和探测的技术，它在遥感、环境监测、生物医学成像等领域有着广泛的应用。
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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。
野外和实验室的测量表明利用偏振图像可以和 强度图像一样对自然目标进行区别和特性表征。偏 振信息能够区分冰云和水云, 能够判断气溶胶的特 性, 有助于气象、环境科学等的研究。偏振图像可以 表征一些强度测量很难表征的信息, 如自然表面的 粗糙度。偏振状态对于识别不同的地面目标( 自然 地物、人工设施) , 是极有价值的潜在信息。在低照 度条件下的目标, 利用偏振数据亦能有效识别, 这无 疑在军事领域有极高的应用价值。
Key words: polar ization; image pro cessing; object recognition
自然界背景与目标的偏振效应以及特性是人们 偏振技术在遥感探测中有非常巨大的应用前景。
早已熟知的, 但是目前遥感图像利用的信息主要集 中在电磁强度特性和几何特性, 即采用传统的光强 度探测方法。而辐射中的重要信息 ) ) ) 偏振特性, 往往被忽略。该检测技术的应用只是近年来才出现 了蓬勃发展的景象[ 1, 2] 。
2 偏振信息的定量描述
偏振信息的定量化表征通常有两种方法: 一种
是 Jones 矢量法, 一种是 St okes 参量法。在遥感探 测过程中一般使用 Stokes 参量法[ 4] 。
St okes 参量 法使 用四 个相 互独立 的参 量 S 0,
S 1, S 2, S 3 来完全描述一束光线的偏振状态。其四
第3期
孙玮, 等: 利用偏振技术识别人造目标
偏振信息提取部分的功能是从这三幅不同角度 的偏振图中计算得出其 St okes 参量以及偏振度图 和偏振角图, 以备下一步处理。
最后的图像处理部分使用某种分类算法来作图 像分割。在我们的实验中, 我们 使用了 JSEG 分割 算法。
JSEG 方法是一种无监督彩色纹理区域分割方 法。它包括两个独立的步骤: 彩色量化和空间分割。 彩色量化是把图中的各种色彩量化成不同的种类。 对于我们使用的灰度图 来说, 这一 步就很简单了。 方法的第二步空间分割则是依据特定的/ 好0分割的 评价标准, 把图像分成初步的边界以及它们所包围 的各个区域。最后利用一种区域生长的算法最终确 定各个区域[ 5] 。
第 30卷 第 3期 2 0 04 年5 月
光 学技术
OP T ICA L T ECHN IQ U E
V ol. 30 No. 3 M ay 2004
文章编号: 1002- 1582( 2004) 03-0267- 03
利用偏振技术识别人造目标X
孙玮, 刘政凯, 单列
( 中国科学技术大学 电子工程与 信息科学系, 合肥 230027)
个参量定义如下 S 0 = 3E 2x4 + 3E 2y4 S 1 = 3E 2x4 - 3E 2y4
S 2 = 23ExEycos[ Uy ( t ) - Ux ( t ) ] 4
S 3 = 23ExEysin[ Uy ( t ) - Ux ( t ) ] 4
式中 3E4表示时间平均的效果; U表示在x 方向或y
4 偏振图像处理结果
经过大量数据的
实验, 我们发现, 偏振
图像在目标识别中的
应用, 确 有一些独 到
的特点和优点。
4. 1 偏振度特 性 图 3 水边房子的强度图像 在自然背 景
上的人造 目
标识别中 的
应用
以下两幅图像是
1000m 外 的水 体、树 图 4 水边房子 的偏振度图像 林及 建筑物 的图像。
偏振效应的产生原理较为复杂, 现在尚未完全 了解, 仅在一些较简单的应用中得到一些量化公式, 如平整表面的反射等。偏振探测原理 的定量化工 作, 及偏振探测的应用范围的理论研究, 仍是急需加
X 收稿日期: 2003- 07-18; 收到修改稿日期: 2003- 10-13
E-mail : w eisun@ mail. ustc. edu. cn
摘 要: 提出了一种利用目标的偏振信息 识别人造目标的新型方法。利用自制的多波段偏振 CCD 地面实验装置获
取目标的偏振图像, 并提取其中的偏振信息。由于人造目标和自 然目标的偏 振特性上 有较大差 别, 因 而根据 这些信 息,
通过较常规的图像处理手段, 即可很好地识别出图像中的人造目标。实验证明, 该方法识别自然背景下的人造 目标是相
的应用前景是非常广阔的。
参考文献:
[ 1] S olomon J E. Polarizat ion Imaging [ J] . A pplied O pt ics, 1981, 20
在我们所做的地表目标的实验中, 偏振技术有 良好的效果。在多种传统的光强度分析难有效果的 情况下, 偏振分析的识别效果令人满意。可以看出,
1 偏振探测原理
地表的偏振光辐 射主要在以下两种情况下产 生: 一是地球 ) 大气系统中辐射传输过程的偏振效 应, 主要是受到大气分子、气溶胶及云层反射及散射 的影响。二是地球表面的反射所造成的偏振, 其特 性取决于其表面的固有属性, 如其结构特征、介质特 性、粗糙度、光照方向、观察角等条件。沙和土壤、岩 石、植被、水面、人造物等, 均可能产生不同的偏振效 应。偏振效应与波长有关。在大气系统中近红外的 辐射较易产生偏振效应。因此我们可以使用较长波 长的光来观测大气效应, 而使用较短波长的光来进 行地表目标观测。
偏振角 H表示入射光的偏振方向相对于 x 轴的
夹角。对于部分偏振光来说, 就是能量最大的偏振方
向相对于 x 轴的夹角。
3 基于偏振信息的图像处理系统
我们的基于偏振信息的图像处理系统的基本结 构依据其功能, 可分为以下三 个部分: 图像获取部 分、偏振信息提取部分、图像处理部分。数据处理过 程框图如图 1 所示。
基金项目: 863- 308 专题项目资助( 2001AA 131040)
作者简介: 孙玮( 1977- ) , 男, 浙江人, 中国科学技术大学硕士研究生, 从事遥感图像处理、模式识别研究。
2 67
光学 技 术
第 30 卷
强的领域。 通过实验和一些理论探讨证实, 人造目标与自
然目标的反射光的偏振特性是不尽相同的。利用这 些差别, 可以较容易地把人造目标分辨出来。这就 是偏振探测的基本原理[ 3] 。
区分。
5结论
由以 上 实验 可
见, 利用偏振信息的
目标识别方法, 在复 杂背景下检测人造目 标与伪装目标时, 具
图 9 分割 结果图
有一些传统方法所不
具备的 优点, 对于此 类目标的识别能力相
当强。在 很多 情况
下, 偏振数据图甚至 不需要下一步的处理 就已经很好地完成了
图 10 分类识别结果图
识别目标的工作。由此可见, 偏振技术在遥感领域
当有效的。
关 键 词: 偏振; 图像处理; 目标识别
中图分类号: T P751
文献标识码: A
Manmade objects recognition with polarization information
SUN Wei, LIU Zheng-kai, SHAN Lie
( Department of Electronic Engineering and Information Science, U niversity of Science and T echnolog y of China, Hefei 230027, China)
图 1 基于偏振信息的图像处理系统结构
图像获
取装置的 光
学原理图 如
图 2 所示。
图像获 取部分的 功
图 2 图像获取装置光学原理图
能是: 利用一个 CCD 加偏振片拍摄三次或者是三个
CCD 同时拍摄一次的 方式获取三幅不同角度的偏
振图像, 然后经过一个几何校正的过程, 获得已对齐
的三幅对同一景物的不同角度的偏振图像。
度图上 可知, 铁板几
乎无法被 识别 出来。
但由于铁板的表面是
比较光 滑的, 于是铁 板表面反射的光线偏
图 7 伪装板 的强度图
振角度都差不多, 而 背景是比 较杂 乱的,