光電子偏振光的應(yīng)用

1、,,,偏振光學(xué)成像去霧,匯報(bào)人：曹棟棟,目 錄,請(qǐng)輸入你的公司標(biāo)語(yǔ),隨著污染的日益嚴(yán)重和環(huán)境的逐漸惡化，霧霾等不良?xì)庀蟓h(huán)境正呈現(xiàn)出影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和濃度大等特點(diǎn)。霧霾天氣不僅對(duì)人體健康造成很大的傷害，而且對(duì)室外光學(xué)成像監(jiān)測(cè)具有致命的影響，重霧霾天氣甚至可以使光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)“致盲”。 在霧霾天氣影響下光學(xué)成像系統(tǒng)的能見(jiàn)度和所采集圖像對(duì)比度均大幅度降低，難以對(duì)圖像中的信息進(jìn)行有效的處理和分析。因此，如何恢復(fù)和提高霧霾氣象條件下的光學(xué)成

2、像質(zhì)量，即去霧技術(shù)，逐漸成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前，去霧技術(shù)主要分為兩大類，一類是圖像處理去霧技術(shù)，通過(guò)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)采集的圖像進(jìn)行增強(qiáng)或復(fù)原操作，提高圖像的質(zhì)量；另一類是光學(xué)去霧技術(shù)，通過(guò)對(duì)光學(xué)成像系統(tǒng)的改造和成像算法的優(yōu)化，減小霧霾對(duì)成像質(zhì)量的影響。,引言,1,,,該類去霧技術(shù)主要包含兩種技術(shù)，分別是圖像增強(qiáng)技術(shù)和圖像復(fù)原技術(shù)。 圖像增強(qiáng)技術(shù)不考慮圖像的降質(zhì)原因，只提高目標(biāo)的對(duì)比度，該技術(shù)適用范圍廣，可有效改善圖像的質(zhì)量；處

3、理速度很快。然而對(duì)目標(biāo)細(xì)節(jié)和顏色的恢復(fù)能力有限。 圖像復(fù)原技術(shù)主要通過(guò)建立圖像的物理退化模型，依靠先驗(yàn)知識(shí)或前提假設(shè)對(duì)造成圖像質(zhì)量下降的干擾因素進(jìn)行估計(jì)，并反演退化過(guò)程，從而減弱甚至消除干擾因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響，提高圖像效果。一般而言，圖像復(fù)原技術(shù)會(huì)得到更自然的去霧圖像。然而不適用于實(shí)時(shí)處理；另外，該技術(shù)涉及的先驗(yàn)知識(shí)或前提假設(shè)大都具有一定的限制條件，使得該技術(shù)的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。,圖像處理去霧,光學(xué)去霧,,,光學(xué)

4、去霧技術(shù)通過(guò)對(duì)光學(xué)成像系統(tǒng)進(jìn)行改造，采集多幅含有不同光學(xué)特征的同一場(chǎng)景圖像，從多幅圖像中獲取目標(biāo)反射光信息和大氣光信息并將其分離，進(jìn)而通過(guò)算法融合出一幅復(fù)原后的去霧圖像。,技術(shù)分類,1.1,,,技術(shù)優(yōu)勢(shì),1.2,,,偏振光學(xué)成像去霧技術(shù)通過(guò)采集同一場(chǎng)景的不同偏振圖像，精確估算出大氣光的強(qiáng)度并將其從霧霾圖像中減掉，再對(duì)退化后的場(chǎng)景反射光進(jìn)行反演處理，最終得到去霧圖像。由于霧霾等散射顆粒散射太陽(yáng)光形成的大氣光都具有部分偏振特性，因此，偏振光

5、學(xué)成像去霧技術(shù)適用于各種場(chǎng)景的各類霧霾天氣，應(yīng)用范圍廣泛。另外，該技術(shù)還具有細(xì)節(jié)保真度高、處理速度快及成本低廉等優(yōu)勢(shì)。,概論,2,,,按照被動(dòng)和主動(dòng)兩大類進(jìn)行偏振光學(xué)成像去霧技術(shù)介紹。在被動(dòng)技術(shù)部分，從物理退化模型出發(fā)，介紹了基于差分成像方法與Stokes矢量的被動(dòng)偏振光學(xué)成像去霧的理論和算法；,被動(dòng)偏振光學(xué)成像原理,2.1,,,利用差分方法技術(shù)實(shí)現(xiàn),2.2,,,霧霾顆粒主要的構(gòu)成基本都是以固體雜質(zhì)為核，外面包裹著直徑在微米量級(jí)的水滴

6、微粒?？梢?jiàn)光在空氣分子(直徑102皮米量級(jí))環(huán)境中滿足瑞利散射模型，其散射光的偏振特性與方位角關(guān)系密切；而在霧霾環(huán)境中則滿足米氏散射模型，其散射光的偏振特性與方位角關(guān)系較小，在任何方位角都具有部分偏振特性。,對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)成像時(shí)，假設(shè)大氣光為部分偏振光而直接透射光為非偏振光。在實(shí)際操作中，將一片線偏振片放置于可見(jiàn)光強(qiáng)度相機(jī)鏡頭前，用于檢測(cè)大氣光的偏振成分。在旋轉(zhuǎn)線偏振片的過(guò)程中，圖像將呈現(xiàn)明暗變化，該變化由大氣光的偏振部分所導(dǎo)致。當(dāng)圖像的

7、亮度達(dá)到最亮和最暗時(shí)分別進(jìn)行圖像采集，此時(shí)得到了大氣光對(duì)圖像影響最大和最小的兩幅偏振圖像，最亮和最暗圖像的判斷方法目前有主觀判斷、液晶濾波器快速掃描和Stokes矢量估算等。這里需要注意的是，通過(guò)對(duì)該兩幅正交圖像進(jìn)行差分成像就可以達(dá)到去霧的目的；同時(shí)，也可以更精確地估算大氣光強(qiáng)，得到更自然的去霧效果。,利用差分方法技術(shù)實(shí)現(xiàn),2.2,,,利用差分方法技術(shù)實(shí)現(xiàn),2.2,,,2.3,,,水下成像,基于Stokes矢量的偏振去霧技術(shù),3,,,基

8、于Stokes矢量的偏振去霧技術(shù)與偏振差分成像去霧技術(shù)的不同點(diǎn)在于后者只能通過(guò)差分圖像得到偏振度信息，而前者不僅可以獲得偏振度信息還可以獲得偏振角信息，而偏振角信息對(duì)去霧模型中關(guān)鍵參數(shù)的精確估算起著非常重要的作用。 被動(dòng)偏振成像去霧技術(shù)僅考慮大氣光線偏振的影響，因此這里的Stokes矢量實(shí)際上指的是線Stokes矢量。想要獲得Stokes矢量，必須探測(cè)不同偏振旋轉(zhuǎn)角的三幅或四幅圖像,基于Stokes矢量的偏振去霧技術(shù),3,,,參考文獻(xiàn),