【摘要】：對于地面或水下的目標(biāo)識別,偏振起著至關(guān)重要的作用。偏振信息的加入能有效提高目標(biāo)的分辨率和識別效果。偏振光線追蹤和矢量蒙特卡洛法是研究目標(biāo)表面反射特性和介質(zhì)內(nèi)部輻射傳輸?shù)挠行Х椒āＨ欢?目前采用這兩種方法對考慮粗糙海面的大氣-海洋雙層散射介質(zhì)中的激光主動偏振成像的研究還很少。本文建立了大氣-海洋耦合系統(tǒng)中的粗糙海面的模型,采用偏振光線追蹤法實現(xiàn)了粗糙海面偏振BRDF的計算,研究了入射偏振信息、風(fēng)速、入射角度等對海面偏振反射特性的影響。研究表明,隨風(fēng)速增大,海面對于光的起偏作用減弱;入射偏振信息越豐富,所得到的反射信息也就越豐富,反射強度也越大;由于粗糙海面的影響,反射線偏振信息最大、圓偏振信息最小出現(xiàn)在偽Brewster角上,即反射方向與入射方向夾角為兩倍的Brewster角處。采用矢量蒙特卡洛法計算輻射傳輸,程序正確性得到驗證后,研究了考慮粗糙海面、大氣-海洋系統(tǒng)的多層散射介質(zhì)中水下的非偏振與偏振成像,并分析了不同散射類型、不同反射特性對結(jié)果的影響,通過探測強度與成像分辨率兩個角度分析了偏振信息的作用。研究發(fā)現(xiàn),單層大氣Rayleigh散射下的成像效果較好,偏振的加入對于圖像分辨率提高大;在大氣-海洋雙層系統(tǒng)中,當(dāng)大氣散射系數(shù)最大時,探測強度值也最大,對結(jié)果出現(xiàn)錯誤性的判斷,說明此時僅僅通過探測強度不能體現(xiàn)偏振信息的影響,而由圖像的角度可以明顯看出隨著大氣衰減系數(shù)的減小,偏振圖像清晰度提升明顯,目標(biāo)與環(huán)境的對比度增大。證實了偏振對提高激光主動成像效果的積極作用。
【圖文】：

采用銀在 400nm 波長下的復(fù)折射率為 m=0.5+2.1i，表面粗糙度 σ 為 0.3。入射光線為非偏振光，對應(yīng)的 Stokes 矢量為(1,0,0,0)，入射方向的天頂角為 40°，圓周角為 0°。圖3-4 本文計算結(jié)果

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文- 29 -圖3-5 文獻[34]計算結(jié)果3.3 粗糙海面偏振 BRDF 的研究3.3.1 風(fēng)速的影響驗證了本章程序的正確性后，本節(jié)將利用該程序研究海上風(fēng)速對海面偏振 BRDF 分布的影響。在本節(jié)的模型中，入射光源波長為 800nm 時，大氣層復(fù)折射率為 m=1+0i，海水的復(fù)折射率采用 m=1.338+1×10-7i[57]。入射方向的天頂角同樣為 40°，圓周角為 0°。風(fēng)速分別對應(yīng) 0、2、4、6、8、10、12 級風(fēng)時的 0.1m/s、3m/s、6m/s、12m/s、19m/s、26m/s、35m/s。入射 Stokes 矢量為(1,0,0,0)時的結(jié)果如圖 3-7 所示。首先可以得到的是，，海面對于入射光有起偏的作用，原本的非偏振光經(jīng)過海面反射后可以得到垂直、水平、±45°線偏振強度上都有數(shù)值的偏振光。但隨著風(fēng)速的增大
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O436.3

【參考文獻】

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本文編號：2663500