红外偏振在目标探测识别中的研究进展_夏寅辉_骆守俊_白廷柱_宋佩珊_乔育花

格式：pdf
大小：2.51 MB
文档页数：7

下载文档原格式

红外偏振成像对伪装目标的探测识别研究

给出了试验分析数据和偏振融合效果图。研究表明，用红外偏振成像技术可以有效地实现对采
地面伪装目标的探测和识别。研究结果还可以扩展到对人工假目标、中隐身目标等的探测和空
识别。
关键词：外偏振成像；托克斯参量；振融合图像；红斯偏伪装目标；测和识别探
第３３卷第３期
２１０２年５月
应用光学 NhomakorabeaＶ０．３Ｎｏ３Ｉ３．
Ｍａｙ２０１２
ＪｕｎｌｆＡｐｌｄＯｐｉｓｏｒａｐｉｔｏｅｃ
文章编号：０２２８（０２０ — ４１０１０ — ０２２１）３０４ — ５
中图分类号：ＴＮ６；Ｐ５５Ｔ７１文献标志码：Ａｄｉ１．７８Ｊｏ：０５６／ＡＯ２１３．３１０Ｏ２３０００１
Ｉｒｒｄｐｏａｉａｉｎｉａｉｇ：ｅｅｔｏｎｅｏｎｉｉｎｎｆａｅｌｒｚｔｏｍｇｎｄｔｃｉｎａｄｒｃｇｔｏ
ＧＡＯｅｇ，ＳＭｎＵＮ —ｅｇ，ＧＡＯｏｂＫｅｆｎＪａ－ｏｉ
（ ’ｎＩｓｉｔｆＡｐｌｄＯｐｉｓｘｉｎｔｕｅｏｐｉｔ，Ｘｉｎ７０６ａｔｅｃ ’ １０５，Ｃｈｎ）ａｉａ
ＡｂｔａｔＤｕｏｔｅｌｗｅｅｅｔｎａｄｒｃｇｉｏｒｂｂｌｙｏａｕｌｇａｇｔｙｃｒｅｔｓｒｃ：ｅｔｈｏｒｄｔｃｉｎｅｏｎｔｎｐｏａｉｔｆｃｍｏｆａｅｔｒｅｕｒｎｏｉｉｂｏｔ — ｌｃｒｃｌｉａｉｇｓｓｅｓｔｉｉｏｔｎｏｄｖｌｐａｎｗｅｈｏｏｙｔｅｅｔａｄｒｃｐｏｅｅｔｉａｍｇｎｙｔｍ，ｉｓｍｐｒａｔｔｅｅｏｅｔｃｎｌｇｏｄｔｃｎｅ —

红外与激光工程光学偏振成像技术的研究,应用与进展

红外与激光工程光学偏振成像技术的研究,应用与进展篇一：红外和激光工程光学偏振成像技术是一种非常重要的非接触式成像技术,可用于检测和测量物体的光学偏振性质。

本文将介绍光学偏振成像技术的研究、应用和进展。

1. 研究现状光学偏振成像技术是通过利用激光或红外光在不同偏振方向的传播特性来获取物体的偏振信息,从而实现非接触式物体检测和测量的技术。

目前,光学偏振成像技术已经在红外和激光工程领域得到了广泛应用,主要应用于以下领域: (1)光学偏振传感器:光学偏振传感器是一种基于光学偏振成像技术的物体检测传感器,可用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。

(2)光学偏振测量:光学偏振测量是一种测量物体偏振性质的方法,可用于航空航天、医疗成像、环境监测等领域。

(3)偏振信息处理:光学偏振成像技术的处理技术对偏振信息的处理和分析至关重要,可用于偏振信息的处理和转换,以及偏振图像的分析和识别。

2. 应用与进展光学偏振成像技术在红外和激光工程领域有广泛的应用,主要应用包括: (1)红外偏振成像:红外偏振成像技术可用于检测和测量物体的红外偏振性质,可用于智能家居、工业自动化、医疗成像等领域。

(2)激光偏振成像:激光偏振成像技术可用于检测和测量激光束的偏振性质,可用于光纤通信、激光雷达等领域。

(3)光学偏振成像传感器:光学偏振成像传感器可用于实现非接触式物体检测和测量,可用于无人驾驶、智能家居、工业自动化等领域。

目前,光学偏振成像技术正在快速发展,尤其是在红外和激光工程领域。

随着技术的发展,光学偏振成像技术的应用将会越来越广泛,并为人类社会的发展做出更大的贡献。

篇二：红外与激光工程光学偏振成像技术是一种利用光学偏振器实现对红外和激光信号进行非接触式成像的技术,具有广泛的应用前景,包括军事、安防、医学、环境监测等领域。

本文将介绍红外与激光工程光学偏振成像技术的研究、应用与进展。

一、研究红外与激光工程光学偏振成像技术的研究主要集中在以下几个方面:1. 光学偏振器的设计:光学偏振器是实现红外与激光工程光学偏振成像技术的基础。

基于红外偏振特性的空间目标探测可行性探讨

标偏振特性会随空间目标特定的材料以及运动轨道不同而存在差异，因此红外偏振探测技术可
以为空间目标的探测和识别提供更多的依据。通过对空间目标常用的不同材料、同一材料不同表面状态以及在不同观测角下偏振特性的分析，得出光滑钢板红外平均偏振度是粗糙钢板的
基于红外偏振特性的空间目标探测可行性探讨
李范鸣，牛继勇，马利祥
（中国科学院上海技术物理研究所中科院红外探测与成像技术重点实验室，上海２０００８３）
摘要：红外偏振特性及其变化规律能够表征空间目标的表面信息与状态信息。结合当前偏振探测的最新进展，分析了基于红外偏振特性对空间目标进行探测的思路与可行性。由于空间目
ｇＹｔｏｄｅｔｅｃｔａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒ — ｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｓｐａｃｅｔａｒｇｅｔｓ，ａｎｄｓａｍｅｍａｔｅｒｉａｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｅｓ

红外偏振成像对伪装目标的探测识别研究_王军

机组合，探测波段在可见光、近红外波段，每个通探测３个Ｓ体积较道各自选择波片，ｔｏｋｅｓ矢量，大，有运动部件。
英国Ｔｈａｌｅｓ光学有限公司开展了红外偏振成像探测研究，利用长波偏振热成像仪与普通热成像仪进行了比对试验研究。图２为被沙土掩埋的采用偏振融３种金属材料物体的强度图和偏振图，
图２ＬＷＩＲ偏振成像与普通热成像试验效果比较Ｆｉ．２ＥｘｅｒｉｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｃｏｍａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎＬＷＩＲｇｐｐｉｍａｅａｎｄｃｏｍｍｏｎＩＲｉｍａｉｎｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｇｇｇｐ
１国内外情况
近年来，发达国家在偏振成像探测技术研究取得了很大方面开展了大量的理论与试验研究，的进展。美国军方和ＢＡＥＳＹＳＴＥＭＳ高级技术中心对偏振成像探测技术在军事上的应用开展了
４］。图１为普大量研究工作，取得了大量试验数据［
；收稿日期：２０１１１１１４２０１２０３０２－－修回日期：－－，作者简介：王军（男，江苏沛县人，研究员，主要从事军用目标光学特性、光谱成像及仿真评估技术研究工作。１９６８－）：Ｅ－ｍａｉｌｘａ２０５ｗａｎｕｎ６３．ｃｏｍ＠１ｇｊ
：／中图分类号：ＴＮ６５；ＴＰ７５１文献标志码：Ａｄｏｉ１０．５７６８ＪＡＯ２０１２３３．０３０１００１

红外偏振成像探测技术及应用研究_姜会林

2003 年，瑞典国防研究局利用红外偏振探测能在复杂背景中检出伪装目标的特点，测量证明表面覆盖空心微珠结构的伪装物体散射光的退偏振度是入射角的函数。同年，又利用偏振成像透视三层伪装网，效果如图 6 所示。
旋转偏振片型时序式，机械旋转分振幅型液晶/声光调制型分波前/ 分孔径型分焦平面型通道调制型多光路、多探测器，实时成像时序式，电控旋转多光路、单探测器，实时成像单光路，单探测器全偏振、实时成像单光路、单探测器全偏振、实时成像
(1. Space opto-electronics institute, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China 2. Electronical-information Engeering institute, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)
0
问题的提出
红外偏振成像是在红外成像基础上，通过获得每一点的偏振信息而增加信息维度的一种成像技术，不仅能获得目标二维空间的红外图像，而且能获得图像上每一点偏振信息。利用增加的偏振维度，可明显增强伪装、暗弱等目标与背景的差异，提高目标探测与识别能力[1-4]。根据其获取的偏振信息，红外偏振成像可分为红
收稿日期：2014-03-18；修订日期：2014-05-05. 作者简介：姜会林（1945-），男，博士，博士生导师。主要从事空间激光通信、光电测试、偏振成像等方面的工作。基金项目：国家“973 项目”。
345
第 36 卷第 5 期 2014 年 5 月

采用中波红外偏振成像的目标探测实验

ｏｉｈｈｄｃａａｔｒｓｉｏｉｈｓｎｉｖｔ．Ｉｆａｅｏａｉａｉｎｉａｉｇｅｐｒｍｅｔｏａｌｎｅｅｔｒｗｈｃａｈｃｅｉｔｒｃｆｈｇｅｓｔｉｉｙｎｒｄｐｌｒｚｔｏｍｇｎｘｅｒｉｎｓ
ｐｒｉｅｃｅｐｒｍｅｔｌｔｄｔａｗｉｌｕｐｒｔｅｈｏｙｎｔｅｅｈｏｏｉｓｆｎａｅｐｌｒｚｔｏｅｔｎｅｘｅｎｉｎａｓｕｙｈｔｌｓｐｏｔｈｔｅｒａｄｈｔｃｎｌｇｅｏｉｆｒｄｏａａｉｎｒｉｉａｉｇｍｇｎ．Ｔｈｅｉｍｖｎａｅｏａｉａｉｎｉａｉｇｓｓｅｓｓｔｕａｅｎｍｅｉｍｖｏｌｄｅｍｄｕｗａｅｉｆｒｄｐｌｒｚｔｏｍｇｎｙｔｍｗａｅｐｂｓｄｏｄｕｗａｅｃｏｅｒ
波偏振热成像可突出光滑表面的轮廓及金属与水泥构件等的差异，有利于对隐藏目标和伪装目标的
探测与识别：用彩色图像融合方法融合热辐射强度、振度和偏振角图像是一种可行的偏振图像再利偏
ＢｉｎｎｔｕｅｏｅｈｏｏｙＢｅｉｇ１０８，ｈｎ）ｅｉｇＩｓｔｔｆＴｃｎｌｇ，ｉｎ００１ＣｉａｊｉｊＡｂｔａｔｎａｅｏａｉａｉｎｉｇｎｅｈｏｏｙｉｔｐｍａｙｓａｅｉｉａｉｉｅｅｓｒｏｄｖｌｐｔｅｓｒｃ：ＩｆｒｄｐｌｒｚｔｏｍａｉｇｔｃｎｌｇｓａｒｒｉｒｔｇｎＣｈｎ，ｔｓｎｃｓａｙｔｅｅｏｈ

红外偏振成像技术的研究进展

红外偏振成像技术的研究进展在科技的浩瀚星空中，红外偏振成像技术犹如一颗新星，其光芒逐渐闪耀，照亮了遥感探测的新天地。

这项技术，宛如一把锐利的钥匙，打开了传统光学成像无法触及的宝库大门，让我们得以窥见物质世界的另一面——偏振信息的世界。

传统的光学成像技术，就像是在黑白电视上观看节目，虽然能够捕捉到物体的基本轮廓和形状，但色彩和细节却丢失了。

而红外偏振成像技术，则像是将这台电视机升级为高清彩电，不仅保留了原有的图像信息，还增添了丰富的色彩和层次感。

它通过捕捉物体表面反射光的偏振状态，揭示出物体的材料特性、表面粗糙度甚至是温度分布等重要信息。

近年来，随着材料科学、光学设计和数据处理技术的飞速发展，红外偏振成像技术也迎来了前所未有的发展机遇。

研究人员们就像是一群勤劳的蜜蜂，不断采集着科技花蜜，酿造出更加甜美的成果。

他们利用新型的偏振敏感材料和先进的成像算法，大大提高了成像的灵敏度和分辨率。

如今的红外偏振成像系统已经能够在复杂的背景下，清晰地识别出目标物体，就像是一位经验丰富的侦探，在混乱的线索中迅速锁定嫌疑人。

然而，技术的发展从来都不是一帆风顺的。

红外偏振成像技术在迈向更高目标的道路上，也面临着种种挑战。

其中最为棘手的便是如何克服大气扰动对偏振信息的影响。

大气中的水汽、气溶胶等粒子就像是一面面扭曲的镜子，它们改变了光线的传播路径和偏振状态，给成像结果带来了不小的误差。

为了解决这一问题，研究者们纷纷投入到大气校正技术的研究中。

他们试图通过建立精确的大气模型和使用先进的信号处理算法来消除这些扰动带来的影响。

这就像是在波涛汹涌的大海上航行，需要精准的导航仪和稳定的舵手来确保航船不偏离航线。

除了大气校正的挑战外，如何将红外偏振成像技术更好地应用于实际也是研究者们关注的焦点。

从环境监测到医学诊断再到军事侦察等领域都迫切需要这种新技术的加入。

研究者们正在努力探索不同应用场景下的最佳成像方案，并开发出更加便携和经济的设备来满足市场需求。

采用中波红外偏振成像的目标探测实验_陈伟力

表征偏振态用偏振度 p ( DOLP )和偏振角 α ( AOLP )：
姨
姨
p姨
姨
=
姨姨
姨Q2+U2 I
姨
姨姨姨
α姨
姨
=
1
姨姨姨
2
arctan
U Q
(2)
式中：偏振度 p 是一个从 0 到 1 的无量纲数，p=0 表
示非偏振光，p=1 表示全偏振光，0<p<1 表示部分偏
线栅偏振片的工作原理如图 1 所示，若入射自然光是部分偏振光，金属线栅反射和金属线栅平行的偏振分量 TE 偏振，而透射和金属线栅垂直的偏振分量 TM 偏振。
通常描述光波偏振态的方法有两种[2]： (1) 琼斯矢量表示法，通过琼斯矢量表示某电场矢量的 x、y 分量，其与电场的振幅及相位相关，在偏振光发生干涉效应
振光；偏振角 α 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，就是能量最大的偏振方向与
x 轴的夹角。
2 中波偏振成像系统与实验
2.1 中波偏振成像实验系统常见的偏振成像系统大致可分为检偏器、成像系
第1期
陈伟力等：采用中波红外偏振成像的目标探测实验
9
统以及图像采集与处理 3 部分。图 2 为笔者搭建的中波偏振成像实验系统，系统中采用了法国 CEDIP 公司 Jade 中波测温热像仪，焦平面探测器像元数 320×240，像元尺寸 30 μm× 30 μm，工作波段范围为 3～5 μm， A/D 量化精度 14 bit。热图像采集系统采用 Jade 测温热像仪自带的图像采集系统，各偏振图像经过相同的系统温度-灰度转换关系，得到标准的热偏振图像，进而用文中的处理方法进行偏振信息图像的处理。红外检偏器采用英国 SPECAC 公司 CaF2 的金属线栅偏振片，有效光学口径为 50 mm，栅网间距为 0.25 μm，透过率为 86％(5 μm)，偏振度为 99.6％，消光比为 300∶1。检偏器由旋转支架支撑并置于热像仪光学镜头前。

偏振探测技术目标识别中的应用研究

偏振探测技术目标识别中的应用研究
麻金继;邵长城
【期刊名称】《资源开发与市场》
【年(卷),期】2009(25)9
【摘要】偏振探测技术是近几年发展起来的新型遥感探测技术,具有其他传统探测手段没有的特点.介绍了偏振探测的基本原理,从探测仪器、图像处理过程和获得的结果等几个方面将偏振探测技术与传统探测手段进行了比较,证明偏振探测技术在目标识别中具有优势.
【总页数】4页(P776-778,封4)
【作者】麻金继;邵长城
【作者单位】安徽师范大学,物理与电子信息工程学院,安徽,芜湖,241000;安徽师范大学,物理与电子信息工程学院,安徽,芜湖,241000
【正文语种】中文
【中图分类】TP751.1
【相关文献】
1.偏振遥感成像探测技术及其在目标毁伤效果评估中的应用研究 [J], 王先兵;乔延利;杨世植;周全
2.红外偏振成像在伪装目标识别中的应用研究 [J], 孙秋菊;王鹏;黄文霞
3.红外偏振成像探测技术及应用研究 [J], 姜会林;付强;段锦;张立中;李英超;张肃
4.空间目标识别中的激光探测技术 [J], 黄涛;胡惠灵;胡以华;赵楠翔
5.偏振探测技术在空间目标识别中的应用 [J], 谭佐军;李俊;陈海清
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于线偏振激光主动成像的目标探测与识别

第37卷第2期激光与红外V o.l37,N o.2 2007年2月 LA SER & I NFRAR ED February,2007文章编号:1001 5078(2007)02 0108 03基于线偏振激光主动成像的目标探测与识别胡放荣,熊显名,董挺进(桂林电子科技大学电子工程系,广西桂林541004)摘要:在对偏振光进行Stokes参量法描述的基础上,用线偏振激光对六种不同材料的目标进行了主动成像实验。

实验中,先分别用CCD1和CCD2接收水平偏振图像和竖直偏振图像,然后,根据两幅图像的平均灰度值I X和I Y,算出了不同目标反射光的偏振度P。

在此基础上,对绿色油漆覆盖的铁片和铜片进行目标识别实验,通过对偏振图像进行直方图均衡化处理,将两种不同材料的金属目标明显地识别出来。

实验证明,偏振图像具有识别目标细节的能力,特别适合暗小目标的探测与识别。

关键词:激光技术;线偏振激光;主动成像;目标探测与识别;图像处理;灰度直方图中图分类号:TN249 文献标识码:ATargetDetecti on and Identificati on Based onL i near Polarization Laser Active I m agingHU Fang r ong,XI ONG X ian m i n g,DONG T i n g ji n(E lectronic Eng ineer i ng D epart ment o f Gu ili n U n i ve rsity o f E lectron ic T echno l ogy,G u ilin541004,Ch i na)Ab stract:Based on descr i ption o f po l a rization laser w ith stokes pa rame ter,ac ti ve i m ag i ng exper i m ent i s taken on s i xta rgets of different st u f.f In the course o f experi m ent,level po larization i m age and ve rti ca l po lariza ti on i m ag e a re i ncepted w ith t wo CCD s,then po lariza ti on degree o f different targ ets usi ng average g rey o f t w o i m ages is ca lcu l a ted.A t t hesam e ti m e,target i dentifica ti on expe ri m en t is carr i ed out on i ron and copper,wh ich all covered w it h green pa i nt,and identifi es them fro m each othe r t hrough equ ilibri um of grey hist og ram of po lariza tion i m age.Po l a rization i m age can identify detail s of targe t and espec iall y fit fo r detecti on and i dentificati on of dark and s ma ll objects i s proved.K ey w ords:l ase r technology;li near po l ar izati on lase r;ac ti ve i m ag i ng;targe t detection and identifi cation;i m age processi ng;g rey h i stogra m1 引言[1-4]目标探测与识别是现代战争中进行有效打击的前提。

长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法

长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法徐文斌;陈伟力;李军伟【摘要】光谱偏振探测可以综合获得目标的光谱、强度、偏振态等参数,有利于改善对目标的探测和识别能力.本文介绍了基于红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法,搭建了长波红外高光谱偏振测量系统,开展了对两类伪装目标在不同温度下的高光谱偏振成像实验,获取了有效的实验数据并进行处理分析.结果表明:两类伪装目标即使涂覆相同的表面涂料,但受基底材料的热传导率影响,在相同温度差异下红外偏振特性的提升量明显大于辐射亮度,并有着温差越大偏振特性提升量差异越大的规律,同时显示出波段选择性.利用两类伪装目标偏振特性提升量的差异,有效解决相同温度下伪装目标无法识别的难题.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】6页(P235-240)【关键词】偏振;高光谱;伪装;提升量;识别【作者】徐文斌;陈伟力;李军伟【作者单位】北京环境特性研究所光学辐射重点实验室 ,北京 100854;北京环境特性研究所光学辐射重点实验室 ,北京 100854;北京环境特性研究所光学辐射重点实验室 ,北京 100854【正文语种】中文【中图分类】TP79;TP72引言红外成像技术因具有抗干扰性好、作用距离远、穿透能力强、全天候工作等优点，在军事领域得到广泛的应用[1]。

目前，大部分应用都是基于目标与背景的红外辐射强度特征、温度特征、成像特征及运动特征等，实现对目标的探测、识别和跟踪。

随着红外突防伪装技术的发展，现有手段难以快速、准确的区分真假目标，急需探索新的技术途径。

红外高光谱成像技术[2]和红外偏振技术[3-4]是近年来发展迅速的新型探测技术。

红外高光谱成像能同时感知目标在空间域和光谱域的信息，构成高光谱图像立方体，从立方体的每个像元均可提取一条连续的光谱曲线，有效实现对目标物化属性的反演。

红外偏振技术是利用目标表面辐射或反射的偏振度信息，提高目标与背景的对比度，突出目标的细节特征，有效增强目标识别效果。

红外偏振成像技术研究的开题报告

红外偏振成像技术研究的开题报告一、题目：红外偏振成像技术研究二、课题背景红外成像技术是一种红外图像感应技术，由于红外波长具有穿透力强、成像透明、成像范围宽、夜间工作、便于携带等优势，可应用于军事、安防、石油、电力、交通等领域。

而红外偏振成像技术不仅能够获取红外图像信息，还可以获取物体表面的偏振性质，可以获取物体表面反射和散射的偏振信息，并且可以判别物体组成、磁化状态、光学、机械等性质，是一种非常有前景的技术。

三、研究目的本研究旨在：1.深入研究红外偏振成像技术的工作原理、成像特点和应用领域；2.研究红外偏振成像技术的成像算法、处理技术、性能优化等方面技术，提高技术的成像效果和实用性；3.设计并试制一款具有一定实用性的红外偏振成像系统，并进行系统性能测试与分析。

四、研究内容本研究的具体内容包括：1.红外偏振成像技术的原理和特点2.红外偏振成像技术的成像算法和处理技术3.红外偏振成像系统的设计与实现4.红外偏振成像系统性能测试与分析五、研究方法本研究采用文献法、实验法和案例分析法等研究方法。

文献法主要用于深入研究红外偏振成像技术的相关理论知识；实验法主要用于验证红外偏振成像系统的成像效果和性能；案例分析法主要用于分析红外偏振成像技术的应用领域和市场前景。

六、预期成果本研究的预期成果包括：1.深入研究红外偏振成像技术的原理和特点，对红外偏振成像技术进行全面系统性的论述；2.设计并制造一款具有实用价值的红外偏振成像系统，实现对物体表面偏振性质的成像并提高成像效果；3.对红外偏振成像技术在军事、安防、石油、电力、交通等领域的应用进行案例分析，并对技术的发展前景进行预测。

七、研究计划本研究的具体计划如下：第一年：1.搜集有关红外偏振成像技术的文献，并深入研究其原理和特点；2.研究红外偏振成像技术的成像算法和处理技术，并基于Matlab平台进行实验验证；3.撰写开题报告和中期报告。

第二年：1.设计并试制一款便携式红外偏振成像系统，并进行系统性能测试和分析；2.对已有成像算法和处理技术进行优化和改进，提高成像效果和实用性；3.研究红外偏振成像技术在军事、安防、石油、电力、交通等领域的应用。

热红外偏振成像技术在目标识别中的实验研究

第33卷第2期2007年3月光学技术OPT ICAL T ECHN IQU EVol.33No.2M ar. 2007文章编号:1002-1582(2007)02-0196-03热红外偏振成像技术在目标识别中的实验研究汪震,洪津,乔延利,王峰,杨伟锋(中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感研究室,合肥 230031)摘要:简要分析了热红外偏振探测与热红外强度探测在物理含义方面的区别,由此提出了一种利用偏振信息在红外图像中识别目标的新方法。

通过热红外偏振成像系统获得了目标的偏振图像,并由计算机提取出了图像中的偏振信息。

由于目标与自然背景的热红外偏振特性有较大的差异,所以通过分析这些信息,可以更好的识别目标。

实验结果表明,该方法不仅可以很好地识别自然背景中的人造目标,而且对热红外伪装目标的识别也很有效。

关键词:光学测量;偏振;红外图像;成像偏振仪;目标识别中图分类号:O436.3;T N219 文献标识码:AStudy of thermal polarization imaging measurement in target recognitionWAN G Zhen,H ON G Jing,QIAO Yan _li,WAN G Feng,YAN G Wei_feng(Remote Sensing Laborator y,Anhui I nstitute of O ptics and Fine M echanics,Chinese Academy o f Science,Hefei 230031,China)Abstract:T he differences in physics between r emote sensing using t hermal polar ization of radiat ion and using intensity of radiatio n are analyzed.A nov el method that is applied to recog nize manmade targets with their polarization information in ther -mal images is presented.Polarizatio n images of targets ar e obtained by the thermal imaging polarimeter,and the polarizatio n in -for matio n of tar gets is ex tracted by computer.Because of the difference bet ween the polarization char acters of natural back -ground and manmade targets,these targets can be w ell recognized by means of analy zing the polarization information.T he ex -periments show that this method is effective in r ecognizing manmade targets and camouflaged targets from natur al background.Key words:optical measurement;polarization;thermal image;imag ing polarimeter;tar get recognition1 引言由传统的遥感方法获取的信息主要是电磁强度特征和几何特征。

基于红外偏振成像的目标检测技术

ｄｅｔｅｃｔｔｈｅｔａｒｇｅｔｓａｇａｉｎｓｔｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｉｎｔｈｅｂａｔｔｌｅｉｆｅｌｄ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｍａｎ — ｍａｄｅａｎｄｎａｔｕｒａｌ
能够提高人们对自然景物及伪装的辨别能力。首先介绍了偏振成像理论及其系统的结构组成，然后对基于偏振图像处理的目标特征提取过程进行了分析，并对偏振图像像质评价方法以及图像融合、分割和特征提取方法进行了研究。最后给出了国外基于偏
振成像目标检测技术的应用研究情况，并指出了该技 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在军事领域中的应用价值。关键词：偏振成像；目标检测；偏振图像处理；特征提取中图分类号：ＴＮ２１９文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ８７８５．２０１３．０３．００１
ｏｎｅ ’ Ｓａｂｉｌｉｔｙｔｏｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｔｈｅｃａｍｏｕｌｆａｇｅｒｏｆｍｔｈｅｎａｔｕｒｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇａｎｄ
ｉｔｓｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｔａｒｇｅｔｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ，ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｉｎｆｒａｒｅｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇａｔａｂｒｏａｄａｒｅｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｍｉｌｉｔａｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ；ｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ

目标与背景的红外偏振特性研究

第 #1 卷第 3 期
cDK_#1 -D_3
"22% 年 )2 月红外与激光工程 !"#$%$&’()"*(+),&$(-"./"&&$/".((!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!<RO_ "22%
目标与背景的红外偏振特性研究
唐坤 !邹继伟 !姜涛 !余大斌
62.+(’3+7 F8A OD OVA TCRO OVCO OVA BX MARDH9?O?D9 DT C OCMHAO ?L R8MMA9OKP OD C KCMHA AYOA9O K?+?OAZ GP BX RC+D8TKCHA OARV9?[8AL\ VAMA?9 C 9A@ BX ]DKCM?^CO?D9 OARV9?[8A ?L ]MD]DLAZ OD A9VC9RA OVA BX MARDH9?O?D9 DT C RC+D8TKCHAZ OCMHAO_ ,VA ]DKCM?^CO?D9 ]MD]AMO?AL DT C RC+D8TKCHAZ OCMHAO C9Z ?OL GCR‘HMD89Z @AMA ?9aALO?HCOAZ ?9 OVA @CaAKA9HOV MC9HA DT ’ " )* !+ 89ZAM C L]AR?T?AZ A9a?MD9+A9OCK RD9Z?O?D9_ BO ?L TD89Z OVCO OVA ]DKCM?^CO?D9 RD9OMCLO GAO@AA9 OVA OCMHAO C9Z ?OL GCR‘HMD89Z ?L +8RV KCMHAM OVC9 OVA?M ?9OA9L?OP RD9LOMCLO\ @V?RV LVD8KZ GA DT HMACO ?+]DMOC9RA TDM ?+]MDa?9H OVA ]AMTDM+C9RA DT BX ZAOARODML_ 8-9 :%(1.! BXb JDKCM?^CO?D9b BX JDKCM?^CO?D9b FAOARO?D9 DT ]DKCM?^CO?D9b JDKCM?^CO?D9 RD9OMCLO

红外偏振成像的几种技术方案

Several Schemes of Infrared Polarization Imaging
XU Can-jun，ZHAO Jin-song，CAI Yi，PAN Shun-chen
(Kunming Institute of Physics, Kunming Yunnan 650223, China)
图2 Fig.2
获取三个偏振量的光学系统原理图
The optical system for obtaining three polarimetric states
图1 Fig.1
获取两个偏振量的光学系统原理图
The optical system for obtaining two polarimetric states
0⎤ 0⎥ ⎥⋅ 0⎥ ⎥ 0⎦
Vol.31 No.5 May 2009
外成像等。人眼和一般探测器都是“偏振盲的” ，在没有任何辅助技术帮助的情况下人眼和探测器是不能够直接“感知”偏振的信息[2]。偏振成像系统主要有三个技术环节：1）对景物光波的偏振态分解、扫描、角度编码，从探测器的光强响应中解算出景物光波的偏振信息，2）在获取的景物光波偏振原始图像基础上，进行图像的处理、增强和融合，最后可视化显示偏振图像，3）提取目标特征。红外偏振成像技术的发展主要围绕着所采用的探测器，以及对景物光波的偏振分解和扫描方式进行。采用的探测器和对景物光波的偏振分解、扫描方式不同，红外偏振成像技术的方案也不同。一般用斯托克司（Stokes）矢量(I, Q, U, V)T 表示景物光波的偏振态，I 代表了辐射的强度，Q 和 U 描绘了在不同坐标下分解入射辐射获得的线偏振分量， V 是和辐射的圆偏振分量相联系的量。下面将介绍几种典型的红外偏振成像技术方案，并给出每种技术方案的优缺点。按照获取偏振量的不同，可以将红外偏振成像的典型技术方案分为获取两个、三个、四个和凝视的偏振成像技术。下面分别详细介绍这些技术方案。

红外偏振图像的目标检测方法

由公式 (3) 可知，mh(x)=x+Mh(x)，因此，以上步骤实际上是不断沿着概率密度梯度方向移动的过程。移动步长不但与梯度值有关，而且与该点的概率密度有关，概率密度越大，就越接近要找的概率密度峰值。 Mean-Shift 算法可实现在概率密度较大处，减小该点的移动步长，并在密度较小处增大其移动步长，当满足一定条件时，Mean-Shift 算法一定会收敛到该点附近的峰值[8]。在文中聚类处理中，x 为每个像素点的值，核函数 G (x) =cg,dg (||x ||2)，在理想条件下，w(xi)=1，ε=3。带宽的大小可以看作是分割分辨率，带宽越大，越多的图像细节就会被忽略，因此，根据实验精度要求设置 h=5。
第 43 卷第 8 期 Vol.43 No.8
红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering
2014 年 8 月
Aug.2014
红外偏振图像的目标检测方法
杨蔚 1，顾国华 1，陈钱 1，曾海芳 1，徐富元 1，王长江 2
(1. 南京理工大学电光学院，江苏南京 210094； 2. 北方光电股份有限公司，陕西西安 710043)
近年来，为了提高目标信号和混乱背景信号的比率，提出了许多方法。将红外偏振滤波引入到热成像系统之中是提高目标与杂乱背景对比度的主要方法之一。红外偏振成像探测通过对目标辐射和反射偏振态的探测，针对传统光度学无法解决的问题，在目标检测方面取得了高精度的结果，尤其是在军事探测领域中，可以快速有效地检测出混杂在自然背景下的人造目标。偏振探测中所依据的偏振信息— —— 偏振度、偏振角信息能够反映的不同物理特性，具有很强的冗余性和互补性[2]。近年来有很多参考文献采用融合红外强度图像和红外偏振图像的方法来对红外图像进行处理，并采用小波融合的方式体现物体本身的细节 [3-5]。然而，此类方法对于分辨灰度或者颜色较为近似的物体信息有一定难度。文中提出一种红外偏振图像的聚类方法，充分结合了红外强度信息和红外偏振信息，并对其进行聚类处理，从而能够较好地检测出自然背景下的人造物体，并对不同的人造物体加以简单的识别区分，为后期更加精确的目标识别提供基础。

偏振成像探测技术发展现状及关键技术

偏振成像探测技术发展现状及关键技术李淑军;姜会林;朱京平;段锦;付强;付跃刚;董科研【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(000)006【摘要】考虑偏振成像探测技术在目标探测中具有独特优势，本文介绍了偏振成像探测技术的概念，概括了国外偏振成像探测技术的研究历程和发展现状。

基于上述描述，针对偏振成像探测的关键技术进行了深入的讨论，包括目标偏振特性、信道环境下的偏振传输特性和偏振成像目标全偏振图像的获取等。

最后总结了该研究领域存在的主要问题，归纳了偏振成像探测技术的发展趋势。

%As polarization imaging detection can offer its unique advantage in the target detection , this paper discusses its technological development .Firstly, the concept of polarization imaging detection technology is in-troduced, and the research process of polarization imaging detection technology in abroad is summarized .On this basis, the key technologies of polarization detection , including the polarization properties of target , the po-larization transmission in channel environments and polarization imaging acquisition technology , are discussed . Finally, this paper summarizes several problems to be solved and suggests the future developing direction of the polarization imaging detection .【总页数】7页(P803-809)【作者】李淑军;姜会林;朱京平;段锦;付强;付跃刚;董科研【作者单位】长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022;长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022;西安交通大学电子与信息工程学院，陕西西安710049;长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022;长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022;长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022;长春理工大学空间光电技术研究所，吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】O436.3;TP391【相关文献】1.利用偏振特性因子的偏振成像目标探测实验 [J], 曾恒亮;张孟伟;刘征;谢宗良2.全偏振态同时探测实时彩色偏振成像技术 [J], 巨海娟;梁健;张文飞;白兆峰;任立勇;屈恩世3.解偏振度的测量及偏振成像探测识别 [J], 陶海鹏;陈强;王志明4.考虑探测器γ特性的光电偏振成像系统偏振信息重构方法∗ [J], 刘敬;金伟其;王霞;鲁啸天;温仁杰5.消光比与探测器噪声对基于纳米线栅偏振成像系统偏振精度的影响 [J], 王德江;孙翯;孙雪倩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

（ 1．华北光电技术研究所，北京 100015 ； 2．北京理工大学，北京 100081 ）
摘
要：简要论述了红外偏振成像技术的特点及其优势，并分类讨论了红外偏振成像系统的结构；随后，重点介绍了红外偏振技术在国内外被应用于目标探测与识别方面的研究进展；最后，
基于红外偏振技术的特性，提出了采用圆偏振光进行目标探测识别的概念。关键词：红外偏振；偏振图像；防伪识别；圆偏振光中图分类号： TN219 文献标识码： A DOI： 10． 3969 / j． issn． 1001 － 5078． 2016． 08． 001
912 3． 2 目标探测识别应用进展
激光与红外
第 46 卷
将红外成像技术应用到实际的目标探测中，根据所探测目标所处背景的不同，国外的主要研究大致可以分为：空间目标探测、海上目标探测和地面伪装目标的探测。 3． 2． 1 空间目标探测红外偏振特性和它的变化规律能够用来表征空间目标的表面信息和状态信息。空间目标的偏振特性会随着目标特定材料的不同以及运动轨道的不同而存在差异，因此使用红外偏振探测技术可以为空间目标的探测和识别提供更多的依据。 Keith Bush［5］等对近地和同步轨道卫星的偏振特性分别进行了仿真研究。研究发现卫星上偏振特性最为明显的部位是太阳能电池板，在不同时间卫星表现出的偏振特性存在非常明显的差异，这种差异主要是太阳能电池板对太阳的跟踪转动引起的，该研究同时发现，相对于可见光波段，空间目标的偏振特性在红外波段更为显著。 Stead［6］等对卫星的偏振度进行了测量，测量方法是将偏振分析器加在光电望远镜上，该实验成功测量出卫星的偏振度最大可以达到 39% 。 Sanchez［7］等研究了目标的偏振度与光度条件的关系，研究发现当光度信号强的时候，目标偏振度约为 10% ，但是在黎明时光度特性弱的时候，目标的偏振度能够达到 40% ，说明目标的偏振特性在不同光度条件下存在较为明显的差异。 3． 2． 2 海面目标探测 Cooper［8］等人用偏振成像技术对海面背景和舰船目标进行了实验研究，研究表明海面背景主要表现为垂直偏振度，而舰船目标的偏振度不明显；在长波红外波段，背景与目标的水平偏振度的对比相较于中红外波段有明显的增强。荷兰代尔夫特理工大学的 Frank Cremer 搭建了红外偏振成像系统，并将其用于海面小目标探测。 Polarissensor 公司将红外偏振成像技术应用于海上搜救，如图 8 所示。可以看出：不管是白天还是晚上，人、物体和海水由红外偏振所成的像要比由非偏振红外成像所成的像的对比度大的多，该实验可以证明，利用偏振成像可以增大目标和背景的对比度，对海上目标的探测有很大意义。 3． 2． 3
第 46 卷
第8 期
激光与红外 LASEＲ＆ INFＲAＲED
Vol． 46 ， No． 8 August， 2016
2016 年 8 月
文章编号： 1001 － 5078 （ 2016 ） 08 － 0909 － 07
·综述与评论·
红外偏振在目标探测识别中的研究进展
1 1 2 2 1 夏寅辉，骆守俊，白廷柱，宋佩珊，乔育花
激光与红外
No． 8
2016
夏寅辉等
红外偏振在目标探测识别中的研究进展
911
上，如图 5 所示，其特点是无需改变红外光学系统，结构紧凑，同时保证了较高的红外辐射强度，但对探测器的制作工艺要求较高，且探测器的． 5% ～ 1． 5% 之间；草、树等绿色植被背景的偏振度大约为 0． 5% 左右；沥青、混凝土公路的偏振度是 1． 7% ～ 3． 4% ；水面和海面的偏振度大约是 1% ～ 2% 。 Stephanie［2］等利用红外偏振技术对增强材料进行了研究，图 6 是实验使用的红外偏振热像仪的结构图，采用 256 × 256 像元的 HgCdTe 面阵探测器， 8． 9 μm 时偏振使用的偏振器件是金属线栅偏振片，片的消光比为 300 ，观测波长为 8 ～ 12 μm，观测角 80° 。
偏振器件旋转 1 /4 波片的方法来实现偏振成像。其特点是简单灵活、成本较低，但以损失时间分辨率为代价，实时性较差，对于变化的场景或者移动的目标，偏振图象的配准较为困难。图 2 为一直接旋转偏振器件的红外成像设备结构图和实物图，通过步进电机带动偏振器件旋转，获得不同角度的偏振信息。
随着科技工艺与加工技术的不断发展，红外热像器件有了越来越高的的分辨率和灵敏度，但是，利用现有的红外成像技术依然不能更有效地从复杂的背景辐射中将目标进行探测和识别。这个问题也是成为了现在红外成像领域的一个研究热点。偏振是光的四个基本特性之一，位于地表和大气中的任何目标，都存在一定的偏振特性，而偏振特性由他们自不同物体或同一物身的性质和光学基本定律决定，体的不同状态（例如粗糙度、含水量、构成材料的理化特征等）都会产生不同的偏振状态。利用红外偏
3 3． 1
国外研究进展背景和目标材质的偏振特性国外红外偏振成像技术的研究最早可以追溯到
图7
不同的油漆样品在 7． 5 ～ 12 μm 波段、 45° 观察角度情况下的热辐射偏振度
Fig． 7 The polarization degree of thermal radiation from a kind of paint samples in the 7． 5 ～ 12 μm band at 45°
像相对于普通的红外图像，背景杂乱的问题可以起到很好的抑制作用，图 7 为油漆样本偏振特性的测量结果，观测波段为 7． 5 ～ 12 μm，探测器观测角 45° ，外部环境条件为：温度 270 K，天空晴朗，太阳光入射角 45° 。
图5
微偏振元件与焦平面探测器相结合
Fig． 5 Micro polarizing array combined with the focal plane array detectors
Ｒesearch progress of infrared polarization in target detection and recognition
XIA Yin － hui1 ， LUO Shou － jun1 ， BAI Ting － zhu2 ， SONG Pei － shan2 ， QIAO Yu － hua1
图1
偏振度与强度计算示意图
Fig． 1 The calculation sketch map of the degree of polarization and the intensity
偏振度计算公式为 DoP = （ I max － I min ） / （ I max + I min ） × 100 % I max 为偏振光在某方向上能量的最大值； I min 为在其垂直方向上能量的最小值。从偏振度公式可知：红外偏振成像技术对红外热图像非均匀性同样有重要的意义。红外热成像器件的工艺造成每个探测元的响应不一致，探测源的响应也会随着时间的变化而发生变化，因而导致了红外热成像存在非均匀性问题，而偏振红外成像技术中可以利用两幅不同线偏振角的偏振图像进行求差得到新的偏振图像。因此，如果每一个探测元能够符合线性响应，偏振红外成像则不需要复杂的红外热图像非均匀性校正。大量的实验研究结果表明，不同物体的红外偏振度有很大差异：自然环境中地物的偏振度一般小于 1． 5% ，水的偏振度一般在 8% ～ 10% ，金属材料的偏振度大约为 2% ～ 7% 。显然，军用车辆（主要以金属材料制作）的偏振度与地物背景的偏振度差别较大，所以利用红外偏振成像技术可以很轻易地探测识别到车辆目标。 2． 2 红外偏振成像系统结构红外偏振成像系统结构可分为两类。一类是有运动部件，通过采用直接旋转偏振器件或固定
作者简介：夏寅辉（ 1977 －），男，高级工程师，在读博士，主要从事红外成像整机，光电侦察系统总体技术等方面的研究。 E － mail： xyh_simon@ 163． com 收稿日期： 2015 － 11 － 20 ；修订日期： 2016 － 01 － 12
910
激光与红外
图2 直接旋转偏振器件的红外成像设备结构图和实物图
Fig． 2 The structure and figuration of a infrared polarization imaging equipment using direct rotated polarimeter
这类系统通常可分为以另一类是无运动部件，下三种情况：第一种是使用多个偏振分光器及探测器，用分束器对入射的红外辐射进行分束，然后将分开的红外辐射分别投射到已设定的不同方向的偏振片上，同时采集多个方向的偏振图像，进而实现红外偏振系统的实时成像。结构图如图 3 所示，其特点是结构非常复杂，使用了多个分束镜、偏振片和聚焦透镜，从而使整机系统的成本相对较高，对配准提出了更高的要求；第二种是将线偏振阵列放置到二次成像光学系统的实像面处，由中继镜传送到焦平面阵列，如图 4 所示。这种偏振成像系统可以实时获取所需的偏振信息，且整个系统只需要单个探测器，大大节约了成本，缺点是所使用的光学系统非常复杂，设计加工难度较大，并且能量衰减很大，在技术实现时，像元的配准非常困难；第三种是将不同偏振方向的线偏振器件直接耦合在焦平面探测器阵列
图3
多偏振分光器构成的偏振成像系统
Fig． 3 The polarization imaging system consisting of Multi － polarization beam splitter

红外偏振光治疗仪

页数:1
红外偏振光治疗仪

页数:1
红外偏振光治疗仪PPT课件

页数:10
红外偏振成像技术研究

页数:58
红外偏振光的应用

页数:19
红外偏振光治疗仪

页数:28
红外偏振在目标探测识别中的研究进展_夏寅辉_骆守俊_白廷柱_宋佩珊_乔育花

页数:7
偏振红外

页数:14
红外偏振成像技术研究

页数:58
红外偏振光治疗仪精品PPT课件

页数:29