透混沌介质偏振成像技术

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1、麟名？觀４專＿博士学位论文Ｉ團１透混沌介质偏振成像技术作者姓名刘飞指导教师姓名、职称相里斌研究员邵晓鹏教授５申请学位类别工学博士｜｜学校代码10701学号1205110250分类号TN29密级公开西安电子科技大学博士学位论文透混沌介质偏振成像技术作者姓名：刘飞一级学科：光学工程二级学科：光学工程学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：相里斌研究员邵晓鹏教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2016年9月ImagingthroughturbidmediautilizingpolarimatricinformationoflightAdissert

2、ationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinOpticalEngineeringByLiuFeiSupervisor:XiangliBinTitle:ResearcherShaoXiaopengTitle:ProfessorSeptember2016西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果，。

3、尽我所知除了文中特别加以标注和致谢：中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。＇？＾１本人签名：飞日期．１＾＾西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文，的复印件；，允

4、许查阅、借阅论文学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印，、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。１＊保密的学位论文在。Ｊｖ＿年解密后适用本授权书＾本人签名：３导师签名：日期：於队叫Ｍ日期：摘要摘要在雾、霾、雨等特殊天气条件下，大气中悬浮的大量微小水滴、气溶胶微粒等混沌介质会对光波产生严重散射作用，致使光波能量大幅衰减，从而导致成像过程中场景信息被严重削弱，影响成像质量和探测效果。因此，从混沌介质图像中恢复场景信息就成为了光学探测领域备受关注并且具有实用意

5、义的重要课题。本文以雾霾天气和雨天两种最常见的恶劣天气为例，研究雾霾和水雾这两种混沌介质对成像的影响。通过建立光波在混沌介质中传播的散射物理模型，重点研究了散射光的偏振特性对成像过程的影响，结合大气光、目标场景光的偏振特性设计透混沌介质的偏振成像系统。并针对成像结果设计混沌介质中图像的处理算法，复原清晰场景图像。所完成的主要工作和取得的主要创新包括下述几方面：1．从光与物质相互作用的原理出发，分析了混沌介质中光波的传输情况，建立了在富含混沌介质的恶劣天气下成像过程的退化模型。针对雾霾天气，以光的偏振特性为关键信息，通过偏振成像系统获取场景图像，并结合光的偏振特性及图像的频谱

6、分析，设计多尺度偏振成像透雾霾算法，并分别对不同浓度的雾霾天气情况进行实验分析，复原清晰场景图像。2．针对浓雾霾图像中偏振度较高的区域所产生的色彩畸变问题，提出基于场景光和大气光偏振信息的双偏振信息的改进型多尺度偏振成像透雾霾算法进行处理，有效改善浓雾霾天气条件下的图像处理的色彩畸变问题。3．针对雨天这一特殊环境，基于水对光圆偏振特性的特殊产生和保留作用，提出利用雨天场景下光的圆偏振信息进行透混沌介质成像的设计。实现了基于Wollaston棱镜的圆偏振成像系统设计和优化。最后针对圆偏振成像系统设计雨天图像的多尺度处理算法在不同场景下的实验分析证明，所设计的系统和方法能够有效

7、去除水雾对成像质量的影响，提升图像对比度和系统探测距离。4．结合混沌介质中散射光的散射模型，分析了基于大气吸收模型和图像对比度模型的场景深度信息获取方法。根据散射光偏振模型所述，利用偏振成像时能够实时获取表征不同偏振信息的偏振方位角图像这一优点，设计基于光波偏振信息的场景深度信息获取模型。结果表明，该方法能够有效克服传统场景深度信息获取方法的不足，有效估算场景中物体的相对距离信息。关键词：偏振成像，混沌介质，大气散射，多尺度分析，深度信息IABSTRACTABSTRACTInsomespecialweatherco