基于FPGA的同时偏振成像系统研究

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1、学号：S15040433基硕士学位(毕业)论文于FPGA的同时偏振成像系基于FPGA的同时偏振成像系统研究统研究姓名李研究生姓名：李丹阳丹阳学科、专业：电子科学与技术二○一八年六月分类号：TN274密级：可公开UDC：621.38编号：基于FPGA的同时偏振成像系统研究STUDYONSYSTEMOFSIMULTANEOUSPOLARIZATIONIMAGINGBASEDONFPGA学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：电子科学与技术（0809）研究方向：信息处理技术申请学位级别：工学硕士

2、指导教师：宋路教授研究生：李丹阳论文起止时间：2016.10-2018.4摘要在复杂背景条件下对伪装虚假目标进行成像探测，已成为国内外各大科研机构的研究重点。一般传统成像探测技术主要通过图像传感器来捕获目标光强信息进行成像探测，当被探测目标辐射光通过复杂背景环境时，光强信息会不同程度的被衰减，以至传统成像系统对目标的探测能力降低。而偏振成像探测技术不但能捕获被探测目标的光强信息，同时还能探测到目标辐射光中保持性较好的偏振态信息，通过图像处理技术将这些信息进行解析，就能够反演出复杂环境下不易发觉的目标，形成目标凸显的

3、偏振图像，提高成像探测能力。本文从光的偏振特性出发，研究了偏振光的Stockes矢量数学描述方法，以及Stockes矢量的偏振成像原理，提出了基于FPGA的同时偏振成像系统总体设计方案。根据系统设计方案，完成了同时偏振成像的光学系统设计，以及FPGA的偏振图像采集处理系统的硬件与软件设计，并利用该系统在不同背景条件下进行了偏振成像探测实验。通过对实验获取的探测图像分析表明：对比传统成像探测系统，FPGA同时偏振成像系统结构简单、体积小、运行速度快，在雨雪、雾霾、浓烟等复杂背景环境、能见度低的条件下，能够有效提高目标

4、与背景的对比度，增强对目标的成像探测能力。关键词：偏振成像Stockes矢量FPGA图像处理IABSTRACTImagingdetectionoftargetsincomplexbackground,especiallytherecognitionoffalsetargetsunderlowvisibility,hasbecomeakeytopicforresearchinstitutionsathomeandabroad.Thetraditionalimagingdetectiontechnologymainly

5、usestheimagingsensortocapturetheintensityinformationofthetarget.Whentheradiatedlightofthedetectedtargetpassesthroughthecomplexbackgroundenvironment,itsintensityinformationwillbeattenuatedinvaryingdegrees,sothatthetraditionalimagingdetectionsystemcannotrecogniz

6、ethetargeteffectively.Thepolarizationimagingdetectiontechnologycannotonlycapturetheintensityinformationofthedetectedtarget,butalsodetectthepolarizationinformationinthetargetradiation.Wewillgetthehighlightimageoftheundetectabletargetunderthecomplexenvironment,i

7、fweusethetheimageprocessingtechnologytoprocesstheimageinformation,thatcanimprovetherecognitionabilityoftheimagingdetection.Inthispaper,StockesvectormathematicaldescriptionpolarizedlightandthebasicprincipleofStockesvectorpolarizationimagingdetectionarestudied,f

8、romthepolarizationstateofpolarizedlight,anddesignedtheschemeofthesimultaneouspolarizationimagingsystembasedonFPGA.Designedtheopticalsystemofthepolarizationimagingsystemandthepolari