發(fā)布時間：2020-08-13 19:10

【摘要】：在信息化戰(zhàn)爭背景下,偏振成像技術(shù)作為一種新型軍事探測手段,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在考慮粗糙表面微元面起伏,陰影,遮擋效果等因素的基礎(chǔ)上,建立表面輻射偏振度計算模型;結(jié)合Kramers—Kronig關(guān)系,通過測量4種材料的光譜反射率,計算其光譜偏振度,與實驗結(jié)果對比并驗證模型的可靠性;基于偏振模型中Rs的數(shù)學(xué)描述,通過測量不同角度入射光的半球反射率,建立表面光學(xué)常數(shù)和粗糙度參數(shù)反演模型;在此基礎(chǔ)上研發(fā)中段導(dǎo)彈紅外偏振成像軟件,研究空間目標(biāo)紅外偏振成像的特點,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)綜合考慮粗糙表面的自身輻射和對入射光的反射,建立粗糙表面反射光偏振度計算模型和自身輻射偏振度計算模型�；谠撃Ｐ吞骄坎煌砻嬉蛩睾铜h(huán)境因素對偏振度的影響規(guī)律,結(jié)果表明:入射角、反射角和表面光學(xué)常數(shù)通過不同振動方向的反射率進而影響偏振度,粗糙度參數(shù)通過影響概率密度分布函數(shù)進而影響偏振度。(2)基于K-K關(guān)系,反演得到玻璃、鋼、塑料和鋁4種材料的光譜光學(xué)常數(shù),運用上述模型得到4種材料的紅外光譜偏振度,并將理論結(jié)果和實驗結(jié)果做對比,結(jié)果表明:理論結(jié)果和實驗結(jié)果契合度較好,本文的偏振度計算模型能夠較好地模擬粗糙表面輻射的偏振度。(3)針對K-K關(guān)系無法反映表面粗糙度的問題,基于偏振計算模型中對s波反射率的數(shù)學(xué)描述,建立表面光學(xué)常數(shù)和不同粗糙度參數(shù)的反演模型。運用該模型反演鋁箔的表面參數(shù),將光學(xué)常數(shù)與其他文獻(xiàn)結(jié)果對比,將粗糙度與實際測量結(jié)果對比,結(jié)果表明:該模型能較為準(zhǔn)確地反演表面光學(xué)常數(shù)和粗糙度參數(shù)。(4)模擬長方體和圓柱體在特定環(huán)境條件下的偏振成像,分析其光譜偏振成像的特點以及相關(guān)變化規(guī)律。結(jié)果顯示:曲面和平面的偏振成像存在較大差異,曲面和平面的偏振成像對溫度差異的表現(xiàn)也不同。(5)針對導(dǎo)彈中段目標(biāo),建立太空背景輻射,太陽輻射,地球自身輻射和地球反射太陽輻射的三入射光體系,探究不同表面材料,不同空間目標(biāo)形狀以及不同探測波段下導(dǎo)彈的偏振成像規(guī)律,對比相同條件下的紅外熱成像,結(jié)果表明;紅外偏振特性會在導(dǎo)彈的空間位移過程中,隨時間變化且變化明顯;目標(biāo)的曲面邊緣偏振度明顯高于其他部分,容易被探測;擁有較好光譜特性的目標(biāo),其偏振成像在不同探測波段存在較大差異,通過多波段偏振探測容易發(fā)現(xiàn)這類目標(biāo)。因此,偏振探測在空間目標(biāo)識別領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：E933
【圖文】：

任一T刻電矢量和Ｚ軸所確定的平面，線性偏振的圖示如下：逡逑圖２．１線性偏振光波示意圖逡逑上圖２．１中Ｚ軸為傳播方向，并且描繪了電場矢量２的方向和大小，圖中所逡逑有光矢量在Ｘ－Ｙ平面內(nèi)的投影都位于一條直線上，而ｓｊＢＳｙ沿ｚ軸方向呈余弦變逡逑換，因此線性偏振滿足方程：逡逑Ｓ邋＝邋Ｓｘ－Ｓｙ邋＝０邐（２．５）逡逑將上式帶入式（２．１）邋（２．２）和（２．３），得出此T（２．２）和（２．３）中余弦函數(shù)逡逑內(nèi)的項完全相同，因此式（２．１）可以化為：逡逑￡邋－邋（ｓｉ）ｘ邋ｊｆ邋＋邋＾（）ｖｙ）邋ｃｏｓ邋（ｒ邋＋邋５）邐（２．６）逡逑對于線性偏振光而言，Ｘ方向的電矢量分量和丫方向電矢量分量的大小比逡逑值么為一個定值。上式（２．５）表明￡ｘ和￡ｙ的相位差始終為0，那么其每一時刻的振逡逑Ｅｙ逡逑幅之比保持不變。線性偏振度有兩個特征量，線偏的振幅和線偏角逡逑度。線偏角度Ｃ（表示光矢量振動平面在Ｘ－丫平面上的投影直線與Ｘ軸的夾角。逡逑其公式如下：逡逑ａ邋－邋ａｒｃｔａｎ邋—邐（２．７）逡逑在下文部分

偏振的圖不如下：逡逑圖２．２圓偏振光波示意圖逡逑上圖２．２中Ｚ軸為傳播方向，且描繪了電場矢量ｇ的方向和大小，上圖表明逡逑光矢量改變的只有方向，大小沒有發(fā)生改變，此時Ｓ為０且￡）；和４的振幅相同，逡逑則該類偏振態(tài)滿足如下關(guān)系式：逡逑ｅｘ（ｚ，ｌ）邋＝邋ｅ（）ｃｏｓ（ｒ）邐（２．８）逡逑ｃ邋丨．（ｚ，ｆ）邋＝邋６－（，邋ｓｉｎ（ｒ）邐（２．９）逡逑將上式帶入式（２．１）邋（２．２）和（２．３），式２，１可以化簡為：逡逑￡邋＝邋￡０邋ｃｏｓ（ｒ）．ｖ邋＋ｓｉｎ（ｒ）＾邐（２．１０）逡逑對于圓偏振而言，其振幅是一個定值ｅ。，可以表示為同＝心。糊丨Ｍ丨偏振是逡逑線性偏振的極端對立情況，其偏振態(tài)完全是由ｇ的方向隨時間的變化而導(dǎo)致的，逡逑并不是由其振幅的變化導(dǎo)致的。而線性振幅則由光子在某－線偏角上的振幅決逡逑定。逡逑２．１．１．３橢圓偏振逡逑橢圓偏振是光矢量隨著時間的變化同時改變振動幅度和振動平面的偏振狀逡逑態(tài)。橢圓偏振光矢量在Ｘ－Ｙ平面上的投影為一個橢圓。相比于上述兩種偏振態(tài)，逡逑１１逡逑

ｒ逡逑圖２．３圓偏振光波示意圖逡逑上圖２．３中Ｚ軸為傳播方向，且描繪了電場矢量？的方向和大小。橢圓偏振逡逑的條件更為一般，因此其方程描述也就更為復(fù)雜，其方程一般根據(jù)具體的偏振狀逡逑態(tài)確定實際的方程參數(shù)。以圖２．３為例，光矢量在Ｘ－Ｙ平面上的投影橢圓長軸位逡逑于Ｙ軸，短軸位于Ｘ軸，兩軸的長度分別由￡ｘ和的振幅決定。其方程如下所逡逑示：逡逑４＋４－２ｇｔｇ＇ＣＱＳ－＝＾＾逡逑＾ｏ．ｖ邋＾Ｏ．Ｖ邋＾＇ｏ＾ｏ．ｖ邐（２．１１）逡逑對于橢圓偏振而言，上式（丨．１０）表明其描述方程中的主要控制參數(shù)Ｓｈｘ，￡0ｙ逡逑和５，而對于橢圓而言，其由橢圓的長軸（ａ），短軸（ｂ）以及旋轉(zhuǎn)角（ｃｐ）決定。圖不如逡逑下圖２．４所示：逡逑１２逡逑

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本文編號：2792401