發(fā)布時間：2020-05-10 08:24

【摘要】：紅外偏振成像探測作為常規(guī)紅外成像探測的有效補充,可在凸顯偽裝遮蔽目標等方面發(fā)揮優(yōu)勢。近年來微偏振片陣列型長波紅外成像系統(tǒng)逐漸成為研究熱點,但受微偏振片陣列制造誤差、焦平面響應誤差影響,未標校前的系統(tǒng)精度較低,隨著國產(chǎn)系統(tǒng)的問世,該類型系統(tǒng)標校方法的研究具有一定的現(xiàn)實意義。本文針對提升系統(tǒng)偏振信息獲取精度、改善成像質(zhì)量的問題,設(shè)計了一種偏振方向、消光比等參量分步計算的偏振定標模型,并且設(shè)計了盲元、非均勻響應校正相結(jié)合的成像校正方法,最后完成了定量實驗與真實場景實驗,結(jié)果表明該偏振定標與成像校正方法,有利于提升系統(tǒng)精度。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)綜合分析了微偏振片陣列型長波紅外成像系統(tǒng)的成像過程,數(shù)學解析偏振信息計算原理,對微偏振片陣列制造、焦平面響應的誤差進行了分析,并介紹了現(xiàn)有標校方法的不足,設(shè)計了偏振定標與成像校正相結(jié)合的系統(tǒng)標校流程;(2)設(shè)計了基于多偏振參量分步計算的偏振定標模型,通過確定像元級響應值與入射光功率的關(guān)系,引入廣義光學透過率概念,設(shè)計相關(guān)實驗,分步計算偏振方向、消光比等參量,不依賴于大規(guī)模方程組,得到各位置Muller矩陣,使用一般情況下的計算方法,實現(xiàn)Stokes矢量快速計算;(3)設(shè)計了盲元及非均勻響應校正結(jié)合的成像校正方法。盲元校正方面,在Stokes矢量內(nèi)雙方向?qū)?shù)運算檢測盲元,引入最近鄰域、參考超級像元概念,分類討論了隨機盲元與點目標的識別方法,并根據(jù)鄰域內(nèi)的偏振參量分布,實現(xiàn)高精度校正;非均勻響應校正方面,使用振幅、偏置等參量,實現(xiàn)各位置響應值向最佳響應值的逼近,并擬合振幅、偏置與入射光功率關(guān)系,構(gòu)建了自適應校正流程;(4)在定量環(huán)境與真實場景下,進行了偏振定標模型、成像校正方法的驗證實驗,以定標校正前后三維圖的形式反映模型方法運算效力,并以均方誤差為指標,量化偏振定標精度,結(jié)果表明該標校方法體系,對提升微偏振片陣列型長波紅外成像系統(tǒng)實用性有積極意義。
【圖文】：

圖 1.1 常規(guī)紅外成像與紅外偏振成像對比Fig 1.1 Comparison of infrared imaging and infrared polarization imaging其中，分時型設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)偏振片等方式，進行有間斷地偏振圖像采集，偏振片可放置在鏡頭前端，亦可放置于鏡頭與焦平面探測器間，由步進電機或人為旋轉(zhuǎn)偏振片，隨著偏振片的旋轉(zhuǎn)，同步進行探測器的積分，完成焦平面響應值獲取，配合波片可實現(xiàn)圓分量獲取，工作過程如圖 1.2。該類型設(shè)備構(gòu)造簡單，偏振成像精度較高，偏振定標流程復雜度低，無需考慮多個焦平面探測器的成像差異、光路差異，但不能用于動態(tài)場景。針對分時型設(shè)備的優(yōu)勢，昆明物理研究所、安光所、長光所等單位展開了研究，并獲得了一定成果[14-16]。

圖 1.1 常規(guī)紅外成像與紅外偏振成像對比Fig 1.1 Comparison of infrared imaging and infrared polarization imaging其中，，分時型設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)偏振片等方式，進行有間斷地偏振圖像采集，偏振片可放置在鏡頭前端，亦可放置于鏡頭與焦平面探測器間，由步進電機或人為旋轉(zhuǎn)偏振片，隨著偏振片的旋轉(zhuǎn)，同步進行探測器的積分，完成焦平面響應值獲取，配合波片可實現(xiàn)圓分量獲取，工作過程如圖 1.2。該類型設(shè)備構(gòu)造簡單，偏振成像精度較高，偏振定標流程復雜度低，無需考慮多個焦平面探測器的成像差異、光路差異，但不能用于動態(tài)場景。針對分時型設(shè)備的優(yōu)勢，昆明物理研究所、安光所、長光所等單位展開了研究，并獲得了一定成果[14-16]。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN215

【參考文獻】

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本文編號：2657027