條紋管激光雷達偏振成像實驗研究.pdf

1、偏振成像探測技術是目前被廣泛研究的一種探測技術，由于該技術能夠提供被探測目標新的信息，使得它對目標具有獨特的檢測和識別能力，該技術在遙感、地質勘探、材料分析、海洋監(jiān)測和醫(yī)學診斷等領域具有良好的應用價值。本文將偏振探測技術應用到條紋管激光雷達系統(tǒng)中，設計了以條紋管為探測器的偏振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)相對其它的偏振探測系統(tǒng)結構簡單易實施，并提高了條紋管激光成像系統(tǒng)對復雜背景下目標的探測概率。
　　首先，本文設計并建立了條紋管激光雷達偏振成像

2、實驗系統(tǒng)。根據目標偏振度的計算式，推導了當發(fā)射激光為橢圓、圓、線偏振光時，偏振系統(tǒng)中各偏振元件的具體方位角。由理論計算，建立了條紋管激光雷達偏振成像實驗系統(tǒng)，在單脈沖一次測量下，條紋管探測器可接收到由wollaston棱鏡分開的兩束偏振光，形成兩條紋像，從而同時得到目標的強度像和偏振度圖像，且成像時不需要移動任何光學元件。
　　其次，在實驗上研究了目標的偏振散射特性，即目標的偏振度，并驗證了本文所建立的偏振成像系統(tǒng)良好的探測性能。

3、測量了室內不同類型目標在三種偏振態(tài)激光探測下的偏振度，對比分析表明，不同目標間的偏振度有明顯的差異，這說明可以利用偏振度來對目標檢測和辨別，其中線偏振光探測時效果最佳；且發(fā)現目標的強度與偏振度近似成反比關系，偏振度是對強度的一種很好補充，多目標的成像實驗結果驗證了這一點。為了進一步驗證系統(tǒng)的探測能力，對隱藏目標以及室外樓宇進行了偏振掃描成像實驗，結果顯示偏振度圖像具有更高的對比度，有效地從復雜背景中檢測出了感興趣的目標，能夠探測出強度圖

4、像無法探測出的目標，提高了對隱蔽目標以及低反射率目標的探測概率。
　　最后，分析了偏振成像系統(tǒng)中多種因素引起的偏振度計算誤差，包括偏振元件、圖像處理等因素。計算結果表明，在線偏振光探測下，它們產生的偏振度誤差不超過±0.03，說明了實驗所得數據較準確，偏振成像系統(tǒng)的可靠性較好。
　　本文所建立的條紋管激光雷達偏振成像系統(tǒng)，提高了對目標的探測概率，可以實現對目標更精確的探測，這在目標檢測和識別以及雷達遙感等方面具有很高的實際應