【摘要】：物證搜尋對于正確分析案情,確定案件事實具有非常重要的意義,現(xiàn)代大多數(shù)案件,尤其是爆炸類案件,現(xiàn)場環(huán)境十分復雜。采用無人機進行物證搜尋,可大幅度提升搜尋效率,已經(jīng)成為物證搜尋的主要手段之一。然而,傳統(tǒng)輕小型無人機搭載的相機,通常僅采用強度成像方式,其成像對比度低,易受林地、霧霾和復雜地形等環(huán)境條件影響,難以實現(xiàn)對物證的快速搜尋和精準識別。偏振成像不僅能夠提高成像對比度,還可增加煙塵霧霾環(huán)境中的成像作用距離;另外,長波紅外成像可在低照度或夜晚環(huán)境中有效識別目標。因此本文提出利用可見光偏振與長波紅外相結(jié)合的成像探測方案,用于物證搜尋識別。并且,采用兩檔變焦光學成像方式,在短焦模式下,實現(xiàn)大視場快速搜尋目標,長焦模式下,實現(xiàn)高分辨率精確識別目標。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,適用于無人機載平臺搭載。本文首先調(diào)研了偏振成像系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,總結(jié)了不同偏振成像方式的優(yōu)缺點;然后深入研究了偏振成像和兩檔變焦光學系統(tǒng)設計基本理論�；跓o人機載物證搜尋的成像需求,計算并分析了成像光學系統(tǒng)指標參數(shù),分別設計了可見光兩檔變焦偏振成像系統(tǒng)和長波紅外兩檔變焦成像系統(tǒng)。其中,可見光偏振成像系統(tǒng)為大視場大孔徑結(jié)構(gòu),F數(shù)分別為1.8和2.7,視場角為62°和30°,調(diào)制傳遞函數(shù)在奈奎斯特頻率145lp/mm處優(yōu)于0.38,成像質(zhì)量滿足使用需求,可見光系統(tǒng)采用微偏振探測器件接收,可同時獲取目標的四個stocks矢量,通過融合處理,得到目標偏振度圖像。同時本文還對可見光系統(tǒng)離焦范圍進行分析,通過移動變倍組調(diào)節(jié)像面位置,實現(xiàn)飛行高度3m~10m條件下均能清晰成像;長波紅外成像光學系統(tǒng),全視場分別為29°和15°,F數(shù)1.1,調(diào)制傳遞函數(shù)在奈奎斯特頻率30lp/mm處優(yōu)于0.45,并對系統(tǒng)工作時物距和溫度變化引起的像面偏移進行分析,采用移動像面補償方法,補償像面離焦,成像質(zhì)量滿足使用需求。公差分析結(jié)果表明,可見光偏振成像系統(tǒng)和長波紅外成像系統(tǒng)公差分配合理,滿足系統(tǒng)加工及裝調(diào)需求。最后,通過搭建實驗平臺,對典型物證目標進行拍攝,獲取目標可見光偏振與長波紅外圖像。實驗結(jié)果表明,采用可見光偏振與長波紅外雙波段探測物證目標,可在復雜條件下提高目標成像對比度,凸顯目標紋理、材質(zhì)及形狀等特征信息,進一步提高目標探測識別精度,為復雜環(huán)境下案事件現(xiàn)場的物證搜尋工作提供一種有效手段。
【圖文】：

加州大學 R. Walraven（1981）研制一種分時振片和相機組成。測量時，系統(tǒng)在不同時刻的偏振調(diào)制，最終根據(jù)其獲得強度圖像序列振度、偏振角等信息。由于系統(tǒng)不同偏振調(diào)的組成特點，所以該系統(tǒng)只能應用于靜止物圖1.1 分時線偏振成像系統(tǒng)國家空間中心研制的 POLDER(Polarizationastrument)[13]，搭載于ADEOS地球觀測衛(wèi)星上探測。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，，它采用旋轉(zhuǎn)通道探測，其中443nm、670nm與865nm 三個測系統(tǒng)的典型代表。

圖 1.3 焦平面微偏振陣列結(jié)構(gòu)示意圖tthew 等研制了一種分時的全偏振成像系統(tǒng)，主如圖1.4，系統(tǒng)采用固定偏振片和旋轉(zhuǎn)波片的方式分時獲取目標線偏振光、圓偏振光等信息[15]。圖1.4 旋轉(zhuǎn)波波片固定偏振片的分時全偏振成像系國約翰霍普金斯大學的 Andreas 將不同方向的微了分焦面的同時型偏振成像探測系統(tǒng)，如圖 1.夠?qū)δ繕斯膺M行不同方向的偏振調(diào)制，不依賴于息進行實時測量[16]。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279;D918.93

【參考文獻】

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本文編號：2625638