偏振-成像-光譜整理.doc

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1、一、偏振探測原理在介質(zhì)中傳輸?shù)墓?,與介質(zhì)發(fā)生相互作用后,其偏振狀態(tài)的斯托克斯參數(shù)或瓊斯矩陣會發(fā)生變化,改變的程度與介質(zhì)的物理特性(如其介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)特征、粗糙度、水分含量、觀察角、輻照度等條件)密切相關(guān)。利用光(主要為偏振光)來照射被測物質(zhì),經(jīng)被測物與偏振光的相互作用后偏振光的偏振信息將按規(guī)律產(chǎn)生相應的變化,通過檢測這種偏振信息的變化來實現(xiàn)測量該被測物的屬性,是偏振探測的物理基礎(chǔ)。偏振光的檢測是偏振光的應用和偏振探測的一個重要問題,偏振光的檢測主要包括偏振光的強度、相位、和取向三個參量的定性分析和定量測量,其

2、基本方法是把上述三個參量的測量轉(zhuǎn)化為光強的測量。二、偏振探測與雷達探測的對比在目標識別應用上,與主動雷達掃描方式不同,偏振成像設(shè)備體積小、功耗低,探測對象是物體主動發(fā)射或反射的電磁波中的偏振部分,便于自身隱蔽。三、偏振探測與傳統(tǒng)成像的對比在傳統(tǒng)的圖像處理、分析過程中所使用的技術(shù)都是基于光的強度特征和波長特征所提供的信息,這使現(xiàn)有的圖像處理、分析以及理解算法很復雜,并且只能對圖像中目標的輪廓、類別等做一些初步的分析和理解[5];而偏振圖像有其自己統(tǒng)一簡單的算法[6],其結(jié)果在圖像目視效果方面明顯。偏振探測的特點

3、(相對于普通成像技術(shù)):①偏振探測有助于辨別具有不同質(zhì)地的目標;②偏振圖像與光強度圖像相比,對比度提高;③偏振圖像對置于在背景之上物體的邊緣增強效果明顯;④偏振圖像與波段有依賴關(guān)系;⑤偏振度與物體表面粗糙度、觀測角等依賴關(guān)系較四、多光譜技術(shù)物質(zhì)的化學組成或結(jié)構(gòu)的不同,導致它們的能帶結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)動、振動能級不同,其結(jié)果使它們的發(fā)射光譜、反射光譜、熒光光譜或拉曼光譜也會不同。因此,可通過探測空間光譜分布來探測物質(zhì)及其在空間上的分布特性。這種技術(shù)稱為多光譜技術(shù),它建立在能帶理論基礎(chǔ)之上,其技術(shù)基礎(chǔ)是光譜分辨和光譜探測

4、技術(shù)。目前多光譜技術(shù)有兩種不同的含義[1]:一是利用物體的發(fā)光或反射光特性,通過光譜分辨技術(shù)獲取物體的特征光譜信息,來識別物體;二是利用光與物質(zhì)的相互作用使光發(fā)生某種變化,并探測光的變化來獲取物質(zhì)的有關(guān)特征信息。后一種多光譜技術(shù)所探測的光的變化可能是光譜的變化,或是光強度、偏振等參量的變化。我國的偏振探測技術(shù)起步較晚,其儀器主要有中科院長春光機所偏振光的三維測量儀器;中科院安光所地面偏振成像光譜儀器樣機,可調(diào)波段偏振CCD相機;安徽光機所還研制了一種新型偏振輻射計[3]。此外,還有中科院上海技物所研制的一臺6

5、通道全偏振態(tài)遙感儀原理性樣機[4]。偏振成像探測技術(shù)作為近年來發(fā)展起來的新型要干探測技術(shù),與傳統(tǒng)光學和輻射度學探測技術(shù)相比,可以獲取目標光學輻射的偏振強度值、偏振度、偏振角、偏振橢率和輻射率等參數(shù),大大的增加了被探測目標的信息量。偏振遙感成像技術(shù)具有以下優(yōu)勢:1.可同時獲取地面目標的偏振太和輻射強度兩種信息;2.能敏銳地探測到由目標的表面粗糙度、邊緣和紋理等屬性特征引起的偏振態(tài)變化;3.能探測到一些發(fā)射率較低的按目標和處于其他物體陰影下的目標;1.能揭露一些傳統(tǒng)的防光學探測的偽裝目標。目前軍用目標的偽裝手段主

6、要依靠涂覆在表面的偽裝涂料和偽裝網(wǎng)、偽裝遮障等器材,在可見光和近紅外波段模擬植被、土壤等背景的反射光譜,以對抗光譜特征偵察。但是在偏振光遙感中,具有相同反射光譜的目標可能有很大的偏振狀態(tài)差異。振度圖像能分辨普通圖像難以分辨的顏色和反射率相近的物體,顯示了偏振度圖像的優(yōu)勢。

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