透混沌介質(zhì)偏振成像技術(shù)

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1、麟名？觀４專(zhuān)＿博士學(xué)位論文Ｉ團(tuán)１透混沌介質(zhì)偏振成像技術(shù)作者姓名劉飛指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)相里斌研究員邵曉鵬教授５申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別工學(xué)博士｜｜學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1205110250分類(lèi)號(hào)TN29密級(jí)公開(kāi)西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文透混沌介質(zhì)偏振成像技術(shù)作者姓名：劉飛一級(jí)學(xué)科：光學(xué)工程二級(jí)學(xué)科：光學(xué)工程學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)博士指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：相里斌研究員邵曉鵬教授學(xué)院：物理與光電工程學(xué)院提交日期：2016年9月ImagingthroughturbidmediautilizingpolarimatricinformationoflightAdissert

2、ationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinOpticalEngineeringByLiuFeiSupervisor:XiangliBinTitle:ResearcherShaoXiaopengTitle:ProfessorSeptember2016西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研宄成果，。

3、盡我所知除了文中特別加以標(biāo)注和致謝：中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研宄成果；也不包含一為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我同工作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文若有不實(shí)之處一，本人承擔(dān)切法律責(zé)任。＇？＾１本人簽名：飛日期．１＾＾西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文，的復(fù)印件；，允

4、許查閱、借閱論文學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容允許采用影印，、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時(shí)本人保證結(jié)合學(xué)位論文研宄成果完成的論文、發(fā)明專(zhuān)利等成果，署名單位為西安電子科技大學(xué)。１＊保密的學(xué)位論文在。Ｊｖ＿年解密后適用本授權(quán)書(shū)＾本人簽名：３導(dǎo)師簽名：日期：於隊(duì)叫Ｍ日期：摘要摘要在霧、霾、雨等特殊天氣條件下，大氣中懸浮的大量微小水滴、氣溶膠微粒等混沌介質(zhì)會(huì)對(duì)光波產(chǎn)生嚴(yán)重散射作用，致使光波能量大幅衰減，從而導(dǎo)致成像過(guò)程中場(chǎng)景信息被嚴(yán)重削弱，影響成像質(zhì)量和探測(cè)效果。因此，從混沌介質(zhì)圖像中恢復(fù)場(chǎng)景信息就成為了光學(xué)探測(cè)領(lǐng)域備受關(guān)注并且具有實(shí)用意

5、義的重要課題。本文以霧霾天氣和雨天兩種最常見(jiàn)的惡劣天氣為例，研究霧霾和水霧這兩種混沌介質(zhì)對(duì)成像的影響。通過(guò)建立光波在混沌介質(zhì)中傳播的散射物理模型，重點(diǎn)研究了散射光的偏振特性對(duì)成像過(guò)程的影響，結(jié)合大氣光、目標(biāo)場(chǎng)景光的偏振特性設(shè)計(jì)透混沌介質(zhì)的偏振成像系統(tǒng)。并針對(duì)成像結(jié)果設(shè)計(jì)混沌介質(zhì)中圖像的處理算法，復(fù)原清晰場(chǎng)景圖像。所完成的主要工作和取得的主要?jiǎng)?chuàng)新包括下述幾方面：1．從光與物質(zhì)相互作用的原理出發(fā)，分析了混沌介質(zhì)中光波的傳輸情況，建立了在富含混沌介質(zhì)的惡劣天氣下成像過(guò)程的退化模型。針對(duì)霧霾天氣，以光的偏振特性為關(guān)鍵信息，通過(guò)偏振成像系統(tǒng)獲取場(chǎng)景圖像，并結(jié)合光的偏振特性及圖像的頻譜

6、分析，設(shè)計(jì)多尺度偏振成像透霧霾算法，并分別對(duì)不同濃度的霧霾天氣情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，復(fù)原清晰場(chǎng)景圖像。2．針對(duì)濃霧霾圖像中偏振度較高的區(qū)域所產(chǎn)生的色彩畸變問(wèn)題，提出基于場(chǎng)景光和大氣光偏振信息的雙偏振信息的改進(jìn)型多尺度偏振成像透霧霾算法進(jìn)行處理，有效改善濃霧霾天氣條件下的圖像處理的色彩畸變問(wèn)題。3．針對(duì)雨天這一特殊環(huán)境，基于水對(duì)光圓偏振特性的特殊產(chǎn)生和保留作用，提出利用雨天場(chǎng)景下光的圓偏振信息進(jìn)行透混沌介質(zhì)成像的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了基于Wollaston棱鏡的圓偏振成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。最后針對(duì)圓偏振成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)雨天圖像的多尺度處理算法在不同場(chǎng)景下的實(shí)驗(yàn)分析證明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和方法能夠有效

7、去除水霧對(duì)成像質(zhì)量的影響，提升圖像對(duì)比度和系統(tǒng)探測(cè)距離。4．結(jié)合混沌介質(zhì)中散射光的散射模型，分析了基于大氣吸收模型和圖像對(duì)比度模型的場(chǎng)景深度信息獲取方法。根據(jù)散射光偏振模型所述，利用偏振成像時(shí)能夠?qū)崟r(shí)獲取表征不同偏振信息的偏振方位角圖像這一優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于光波偏振信息的場(chǎng)景深度信息獲取模型。結(jié)果表明，該方法能夠有效克服傳統(tǒng)場(chǎng)景深度信息獲取方法的不足，有效估算場(chǎng)景中物體的相對(duì)距離信息。關(guān)鍵詞：偏振成像，混沌介質(zhì)，大氣散射，多尺度分析，深度信息IABSTRACTABSTRACTInsomespecialweatherco