【摘要】：光波的信息非常豐富,可以探測景物光波偏振態(tài)的技術稱為偏振成像技術,在同一時間內獲得景物不同偏振狀態(tài)的偏振成像技術稱為同時偏振成像技術。由于光輻射經(jīng)過物體表面反射之后,其偏振狀態(tài)會發(fā)生改變,而這種改變與反射面的材料、粗糙程度、幾何面型等物理特性密切相關。因此在軍事偵查、醫(yī)療檢測、空間探測、材料驗收,氣象科學、海洋特性分析等領域得到了廣泛的應用。水下目標探測技術是我國海洋經(jīng)濟發(fā)展和海疆國防技術發(fā)展急需的關鍵技術,但海浪波紋使水下目標成像發(fā)生畸變。為解決機載水下成像的目標畸變問題,本文研究了雙CCD同時偏振成像系統(tǒng)(SIP-DSWP,Simultaneous Imaging Polarimetry with Double Separate Wallaston Primes)及其偏振信息提取方法,為實時獲取海浪波的偏振信息,提取海洋波的幾何面型,解決機載水下探測中水下目標畸變問題奠定基礎。本文在介紹偏振成像原理和同時偏振成像系統(tǒng)進展的基礎上,重點論述了SIP-DSWP的光機結構設計;提出了適合SIP-DSWP的偏振圖像處理方法,包括基于形態(tài)學的偏振圖像分割算法和基于重采樣的高精度相位相關偏振圖像配準算法;利用分區(qū)的E-P定標法標定了SIP-DSWP系統(tǒng)的儀器矩陣;在Windows環(huán)境下基于C++語言編寫了SIP-DSWP系統(tǒng)的偏振信息軟件處理系統(tǒng),并利用QT設計了軟件處理系統(tǒng)的人機交互界面。結合SIP-DSWP硬件系統(tǒng)的偏振成像實驗結果表明:SIP-DSWP硬件系統(tǒng)結構緊湊、分光效果良好、對一般戶外環(huán)境具有適應性;偏振圖像分割算法能對不同距離下采集的偏振圖像進行自適應分割,配準圖像算法的精度能達到0.1個像素;儀器矩陣定標方法有效地提高了偏振圖像信息的探測精度。SIP-DSWP硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構成一個整體,實現(xiàn)了從偏振圖像的同步采集到偏振信息的提取等一系列功能,使目標偏振信息的提取方便易操作。
[Abstract]:The information of light wave is very rich, the technology that can detect the polarization state of the light wave of scene is called polarization imaging technology, and the polarization imaging technology of obtaining different polarization state of scene in the same time is called simultaneous polarization imaging technology. The polarization state of light radiation changes after it is reflected through the surface of the object, which is closely related to the physical properties of the reflection surface, such as material, roughness, geometry and so on. Therefore, it has been widely used in the fields of military reconnaissance, medical detection, space detection, material acceptance, meteorological science, ocean characteristic analysis and so on. Underwater target detection technology is a key technology in China's marine economic development and maritime defense technology development, but wave ripples make underwater target imaging distorted. In order to solve the problem of target distortion in airborne underwater imaging, a dual CCD simultaneous polarization imaging system (SIP-DSWP,Simultaneous Imaging Polarimetry with Double Separate Wallaston Primes) and its polarization information extraction method are studied in this paper. It lays a foundation for solving the problem of underwater target distortion in airborne underwater detection. On the basis of introducing the principle of polarization imaging and the development of simultaneous polarization imaging system, this paper mainly discusses the optical machine structure design of SIP-DSWP, and puts forward a method of polarization image processing suitable for SIP-DSWP. It includes the polarization image segmentation algorithm based on morphology and the high-precision phase correlation polarization image registration algorithm based on resampling, and calibrates the instrument matrix of SIP-DSWP system by using the partition E-P calibration method. The polarization information software processing system of SIP-DSWP system is programmed based on C language in Windows environment, and the man-machine interface of the software processing system is designed by using QT. The experimental results of polarization imaging of SIP-DSWP hardware system show that the SIP-DSWP hardware system has compact structure, good light splitting effect and adaptability to general outdoor environment. Polarization image segmentation algorithm can self-adaptively segment polarization image collected at different distances, and the precision of registration image algorithm can reach 0.1 pixels. The instrument matrix calibration method effectively improves the detection accuracy of polarization image information. The SIP-DSWP hardware system and software system constitute a whole, which realizes a series of functions, such as synchronous acquisition of polarization image and extraction of polarization information, etc. The extraction of polarization information is convenient and easy to operate.
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;O436.3

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本文編號：2286628