基于复球面映射的大气偏振模式表征与分析

大气偏振模式特征及其在自主导航中的应用
范之国;徐超;吴川;高隽
【期刊名称】《现代防御技术》
【年(卷),期】2017(045)003
【摘要】针对复杂变化的大气环境,如何实现大气偏振模式的建模与时空变化规律的精确表征,是大气偏振模式相关研究的难点和热点.针对大气偏振模式在偏振光自主导航领域中的应用,通过分析大气偏振模式宏观变化规律,甄选可以作为导航参照的显著特征,详细介绍了大气偏振模式“∞”字形特征的建模方法,阐明了“∞”字形特征为偏振光导航提供航向信息的可行性,为偏振光导航信息的获取提供了一种切实可行的方法.
【总页数】7页(P1-7)
【作者】范之国;徐超;吴川;高隽
【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009
【正文语种】中文
【中图分类】O436.3;V249.3;Q811;TP212.9
【相关文献】
1.仿生复眼光学偏振传感器及其大气偏振E矢量检测应用 [J], 丁宇凯;唐军;王飞;王晨光;翟超;曹卫达;周智君;赵鹏飞;刘俊
2.偏振光辅助定姿在基于光流自主导航中的应用 [J], 黄显林;刘佳琦;卢鸿谦
3.基于大气偏振光特性辅助定向的自主导航方法 [J], 马号;熊剑;郭杭;衷卫声;王娜
4.全偏振大气偏振模式成像系统的设计与优化分析 [J], 王成;范之国;金海红;汪先球;华豆
5.偏振米散射激光雷达在大气监测中的应用 [J], 翟崇治;周乾;余家燕;李礼
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基于大气散射模型的偏振图像去雾算法研究作者：陈天威段锦孙晨安忠德来源：《数字技术与应用》2017年第01期摘要：随着对光偏振信息的引入，已经能够更加全面的表征目标的信息。

本文在大气散射物理模型的基础上，结合暗原色先验原理提出一种新的偏振图像去雾算法。

首先基于暗原色理论估计大气光强信息；然后利用双边滤波对雾天图像传输投射率进行优化，最终有效完成图像去雾。

由实验结果可知，本文采用的算法能够有效的实现雾天图像复原。

关键词：大气散射模型；偏振图像；双边滤波中图分类号：TP751.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0119-011 引言在雾霾等天气环境中，由于大气中存在着大量的悬浮粒子，光线在传播过程中的散射作用使图像的对比度和颜色等特征信息严重降低，影响观测者的视觉感受，妨碍特征信息的提取，从而限制了户外计算计视觉系统的有效发挥。

对于图像去雾算法的研究，目前主要有两个大方面：一个以图像增强为主；另一个以大气散射物理模型为主。

本文基于大气散射物理模型，根据光的偏振特性，通过采集三幅不同偏振角度的偏振图像，结合暗原色先验[1]原理提出了一种新的去雾算法。

基于暗原色理论，估计大气光强度信息；利用双边滤波对雾天图像传输投射率的优化，最终有效完成图像去雾。

2 基于大气散射模型的偏振图像去雾算法根据斯托克斯公式可以将雾天退化模型公式改为（1）上式中，，，为本文实验中获取的0°，60°，120°的三幅不同角度的偏振图像。

我们需要通过求解，的值，根据此物理模型，从原来的有雾图像中复原出无雾图像。

2.1 求解大气光值由于图像中雾最浓的区域对应的是天空或者无穷远处大气光的位置，而图像中的天空区域大部分应该存在于图像的上方或顶部，所以可以把像素点的高度坐标当成是否接近天空或者无穷远处位置的参数。

假设图像的像高为H，像素x对应的位置高度坐标值为，该点接近天空的概率函数可以表示为：（2）雾天图像中，对应于雾最浓的区域内物体的对比度下降程度应该是最大的，表现为该区域所有点的亮度值在RGB三颜色通道的最大值和最小值之差几乎为0。

基于瑞利散射的大气偏振模式Stokes矢量建模仿真王子谦;范之国;张旭东;王昕【摘要】瑞利散射模型是一种经典的大气偏振模式表征模型,在实际中得到了广泛的应用,但不能通过Stokes矢量描述大气偏振模式的分布特性.基于瑞利单次散射原理,对经典的瑞利模型进行推广,建立一种理想条件下的大气偏振模式Stokes矢量仿真模型.该模型能够对理想条件下大气偏振模式Stokes矢量的分布变化进行建模仿真,利用Stokes矢量可以完备地表征大气光偏振态分布情况,并描述出不同类型偏振光的具体分布特性.通过仿真发现,大气偏振模式的Stokes矢量具有“十”字形的分布形态,整体分布始终保持相对于太阳子午线对称特性,随着太阳高度角的升高各矢量分量逐渐减弱.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)007【总页数】4页(P47-50)【关键词】计算机仿真;大气偏振模式;瑞利散射;Stokes矢量;矢量辐射【作者】王子谦;范之国;张旭东;王昕【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000【正文语种】中文【中图分类】TP390 引言太阳光进入大气层后，受到大气粒子的影响，在天空中形成具有特殊分布特性的偏振模式，称为大气偏振模式［1，2］。

大气偏振模式是地球的自然特征属性之一，通常可通过偏振度、偏振角等不同的物理特性进行描述［3］。

这些不同物理特性描述方法可以反应大气偏振模式中包含的不同信息特征。

因此，通过解析这些大气偏振模式的物理描述，可以获得丰富的特性信息，对偏振光导航、大气环境监测，以及遥感探测等应用研究具有重要意义［4-7］。

目前，大气偏振模式的建模仿真及物理描述方法的研究已经得到了国内外越来越多学者和科研机构的重视。

在大气偏振模式的研究中，人们已经建立了多种不同的大气偏振模式仿真和描述方法，包括瑞利散射模型、Berry 散射模型、Hannay 散射模型、Monte Carlo 散射模型等［8-12］。

ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｊ ｕ ｓ ｔ ｂ ｅ ｇ ｕ ｎ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ Ｒ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ
第４ ３卷 第 １ ０期
２ ０ １ ３年 １ ０月
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ １ ． ４ ３， Ｎｏ． １ ０ Ｏｃ ｔ ｏ ｂｅ ｒ ， ２ ０１ ３
文章编号： １ ０ ０ １ — ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — １ １ ３ ８ 的偏 振 模 型及 其 应 用
马利祥 ， 李 范鸣 ， 牛继 勇 ， 丁 雷
（ １ ．中国科学院上海技术物理研究所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ．中国科学院红外探测与成像技术重点实验室 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘
要： 红 外偏振 成像技 术近 年来 发展迅 速 ， 但 偏振 机理 等方 面 的研 究仍处 于起 步 阶段 。为深
入 研 究红外辐 射偏振 特 性 的产 生机 理和 影响 因素 ， 本文提 出 了一种 基于 复折 射率 的偏 振模 型 。 模 型基 于空 气 一光 滑介 质表 面建 立 ， 适 用于 吸收 性介 质 和 非 吸收 性介 质 。偏 振模 型 以介 质 的 复折射 率为 参数 ， 观 测 角为输 入 ， 可 以输 出红 外辐 射 水平 分 量 和垂 直分 量 的反 射率 和 发射 率 ， 也 可 以输 出反 射 辐 射和 自发 辐 射 单独 作 用 时的偏 振 度 。基 于 提 出的模 型 ， 结合 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿 真， 文 中分析 了反 射辐 射和 自发辐 射偏 振性 的产 生机制 ， 以及 反射 辐射和 自发 辐射对 目标 偏振 特性 的影 响。偏 振模 型 的建 立 ， 有助 于深入理 解 红外偏 振 ， 并为偏 振探测 提供 理论 支持 。 关 键词 ： 红 外偏振 ； 偏振 机 制 ； 偏 振模 型 ； 复折 射率 ； 反射辐 射 ； 自发辐 射 中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ２ １ ９ 文献标 识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． １ ２