光电子偏振光的应用.pptx

偏振光学成像去雾 汇报人：曹栋栋 目 录 请输入你的公司标语 随着污染的日益严重和环境的逐渐恶化，雾霾等不良气象环境正呈现出影响范围广、持续时间长和浓度大等特点。雾霾天气不仅对人体健康造成很大的伤害，而且对室外光学成像监测具有致命的影响，重雾霾天气甚至可以使光学探测系统“致盲”。 在雾霾天气影响下光学成像系统的能见度和所采集图像对比度均大幅度降低，难以对图像中的信息进行有效的处理和分析。因此，如何恢复和提高雾霾气象条件下的光学成像质量，即去雾技术，逐渐成为了一个研究热点。目前，去雾技术主要分为两大类，一类是图像处理去雾技术，通过对光学系统采集的图像进行增强或复原操作，提高图像的质量；另一类是光学去雾技术，通过对光学成像系统的改造和成像算法的优化，减小雾霾对成像质量的影响。 引言 1 该类去雾技术主要包含两种技术，分别是图像增强技术和图像复原技术。 图像增强技术不考虑图像的降质原因，只提高目标的对比度，该技术适用范围广，可有效改善图像的质量；处理速度很快。然而对目标细节和颜色的恢复能力有限。 图像复原技术主要通过建立图像的物理退化模型，依靠先验知识或前提假设对造成图像质量下降的干扰因素进行估计，并反演退化过程，从而减弱甚至消除干扰因素对图像质量的影响，提高图像效果。一般而言，图像复原技术会得到更自然的去雾图像。然而不适用于实时处理；另外，该技术涉及的先验知识或前提假设大都具有一定的限制条件，使得该技术的应用范围受到了一定的限制。 图像处理去雾 光学去雾 光学去雾技术通过对光学成像系统进行改造，采集多幅含有不同光学特征的同一场景图像，从多幅图像中获取目标反射光信息和大气光信息并将其分离，进而通过算法融合出一幅复原后的去雾图像。 技术分类 1.1 技术优势 1.2 偏振光学成像去雾技术通过采集同一场景的不同偏振图像，精确估算出大气光的强度并将其从雾霾图像中减掉，再对退化后的场景反射光进行反演处理，最终得到去雾图像。由于雾霾等散射颗粒散射太阳光形成的大气光都具有部分偏振特性，因此，偏振光学成像去雾技术适用于各种场景的各类雾霾天气，应用范围广泛。另外，该技术还具有细节保真度高、处理速度快及成本低廉等优势。 概论 2 按照被动和主动两大类进行偏振光学成像去雾技术介绍。 在被动技术部分，从物理退化模型出发，介绍了基于差分成像方法与Stokes矢量的被动偏振光学成像去雾的理论和算法； 被动偏振光学成像原理 2.1 利用差分方法技术实现 2.2 雾霾颗粒主要的构成基本都是以固体杂质为核，外面包裹着直径在微米量级的水滴微粒。可见光在空气分子(直径102皮米量级)环境中满足瑞利散射模型，其散射光的偏振特性与方位角关系密切；而在雾霾环境中则满足米氏散射模型，其散射光的偏振特性与方位角关系较小，在任何方位角都具有部分偏振特性。 对远距离目标成像时，假设大气光为部分偏振光而直接透射光为非偏振光。在实际操作中，将一片线偏振片放置于可见光强度相机镜头前，用于检测大气光的偏振成分。在旋转线偏振片的过程中，图像将呈现明暗变化，该变化由大气光的偏振部分所导致。当图像的亮度达到最亮和最暗时分别进行图像采集，此时得到了大气光对图像影响最大和最小的两幅偏振图像，最亮和最暗图像的判断方法目前有主观判断、液晶滤波器快速扫描和Stokes矢量估算等。这里需要注意的是，通过对该两幅正交图像进行差分成像就可以达到去雾的目的；同时，也可以更精确地估算大气光强，得到更自然的去雾效果。 利用差分方法技术实现 2.2 利用差分方法技术实现 2.2 2.3 水下成像 基于Stokes矢量的偏振去雾技术 3 基于Stokes矢量的偏振去雾技术与偏振差分成像去雾技术的不同点在于后者只能通过差分图像得到偏振度信息，而前者不仅可以获得偏振度信息还可以获得偏振角信息，而偏振角信息对去雾模型中关键参数的精确估算起着非常重要的作用。 被动偏振成像去雾技术仅考虑大气光线偏振的影响，因此这里的Stokes矢量实际上指的是线Stokes矢量。想要获得Stokes矢量，必须探测不同偏振旋转角的三幅或四幅图像 基于Stokes矢量的偏振去雾技术 3 参考文献 4