基于光谱分析与偏振成像的目标识别技术研究

论文摘要

偏振成像技术依据目标偏振特性的差异,对探测和识别伪装以及虚假目标有着独特的优势。然而,偏振成像技术也存在局限性,对于一些人造目标与自然背景偏振特性差异较小的情况,偏振成像则无法从复杂的背景中突出目标物。光谱探测技术是利用地物目标表面的差异以及内部组成元素的不同而探测到不同的波谱。一些自然目标比如植被、岩石、积雪等会呈现典型的光谱曲线,极具辨识度,与人造目标的光谱曲线表现出差异。但是光谱探测技术也容易受到大气以及环境变化等的影响,出现“异物同谱”的问题。针对上述出现的问题,本文对识别目标方法中的偏振成像技术和光谱探测技术展开研究,选取典型的地物目标进行偏振成像实验和光谱探测实验。本文主要使用旋转偏振片法进行偏振成像实验,来获取目标的偏振信息。利用地物光谱仪进行光谱探测实验,并通过搭建前置偏振光谱调制模块获取目标的光谱偏振度等光谱信息。针对目标的偏振度、偏振角均值和方差、偏振对比度以及光谱特征参数等进行综合分析,旨在增加识别目标的信息量,提高识别能力,以此来达到区分和识别目标的目的。实验结果表明,本文所提出的方法在识别具有相似偏振特性或者光谱特性的目标时其识别能力明显高于传统单一的识别技术,是对探测和识别目标方法的有益补充。通过对目标偏振特征和光谱特征的综合分析,能够有效解决偏振成像技术中低对比度的问题和光谱探测技术中的“异物同谱”问题,明显提高目标的识别能力。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 论文各章节安排

第2章光谱反射与偏振基本理论

2.1 光的偏振特性

2.2 偏振光的表示方法

2.2.1 Stokes矢量法

2.2.2 琼斯矢量法

2.2.3 邦加球图示法

2.3 物质的偏振特性

2.3.1 偏振反射机理

2.3.2 穆勒矩阵

2.4 物质的光谱反射特性

2.4.1 光谱反射特性

2.4.2 双向反射分布函数

2.5 偏振成像技术

2.6 本章小结

第3章偏振成像和光谱探测实验

3.1 偏振成像实验设计

3.1.1 偏振成像实验方案设计

3.1.2 偏振成像实验

3.1.3 偏振参量的处理方法

3.2 光谱探测实验设计

3.2.1 光谱探测实验方案设计

3.2.2 反射光谱测量实验

3.2.3 偏振光谱测量实验

3.3 光谱数据处理方法

3.3.1 光谱探测影响因素及处理方法

3.3.2 光谱特征参数表示方法

3.4 本章小结

第4章目标偏振特征及光谱特征分析

4.1 目标偏振特征分析

4.1.1 真假叶片偏振特征分析

4.1.2 人造目标偏振特征分析

4.2 目标光谱特征分析

4.2.1 反射光谱分析

4.2.2 光谱偏振度分析

4.3 目标的对比分析

4.3.1 真假叶片对比

4.3.2 橡胶和地板砖对比

4.4 本章小结

第5章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录 A 读硕士学位期间取得的成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马莉莉

导师: 蔡立娟

关键词: 偏振成像技术,光谱探测技术,偏振特性,光谱特性,目标识别

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 长春理工大学

分类号: O433.4;O436.3;TP391.41

总页数: 63

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基于光谱分析与偏振成像的目标识别技术研究

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