天空散射光偏振成像噪声建模与分析.pdf

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1、12传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2017年第36卷第4期DOI:10．13873/J．1000—9787(2017)04—0012—03*天空散射光偏振成像噪声建模与分析1，2112卢皓，赵开春，尤政，黄考利(1．清华大学精密仪器系，北京100084;2．军械工程学院，河北石家庄050003)摘要:仿生偏振导航是近年来兴起的一种新原理导航方式，对天空光进行成像可以获得更为丰富的天空散射光的偏振信息以及分布特征，有利于提高偏振导航传感器的精度和抗干扰能力。根据现有的Stokes参量测量偏振光的原理以及成

2、像装置的噪声模型，对基于Stokes参量法的偏振角度测量噪声进行了建模，并根据模型进行了仿真分析。仿真结果表明:提高相机的信噪比(SNＲ)能够显著提高偏振成像的质量，当相机的SNＲ大于44dB时，天空偏振角度的测量标准差将优于1°/像素;得到了0°，60°，120°和0°，45°，90°检偏器分布模式下对不同偏振角度的入射光测量噪声的统计分布特征。尽管0°，60°，120°的检偏器布置方案相对于0°，45°，90°的检偏器布置方案有着更大的计算复杂度，但在使用相同信噪比相机的情况下，该布置方案的噪声更小。该结论将对天空偏振光成像装置的构建及其误差分析与补偿技术提

3、供参考。关键词:仿生偏振光导航;偏振成像;天空散射光;成像噪声模型中图分类号:TH741文献标识码:A文章编号:1000—9787(2017)04—0012—03Noisemodelingandanalysisofpolarizationimaging*forscatteredskylight1，2112LUHao，ZHAOKai-chun，YOUZheng，HUANGKao-li(1．DepartmentofPrecisionInstrument，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China;2．OrdnanceEngineer

4、ingCollege，Shijiazhuang050003，China)Abstract:Bio-inspiredpolarizationnavigationisanewnavigationmethod．Morepolarizationinformationanddistributionpatternwillbegatheredthroughimagingthescatteredskylightanditwillenhancetheprecisionandanti-interferenceabilityofpolarizationnavigationsensor

5、s．ThemeasurementnoiseofthepolarizationanglebasedonStokesparametersismodeledandthesimulationisconductedaccordingtotheprincipleofthepolarizationmeasurementofStrokeparametersandthenoisemodelofimagingcameras．Theresultshowsthattoenhancethesignal-to-noiseratioofcameraswillenhancethequality

6、ofthepolarizationimagingsignificantly．Thedeviationofthemeasurementofthepolarizationanglewillbetterthan1°perpixelwhenthesignal-to-noiseratioishigherthan44dB．Thestatisticaldistributioncharacteristicsfordifferentpolarizationangleincidentlightsisobtainedundertheconditionthattheanalyzersi

7、sarrangedas0，60°，120°and0，45°，90°．Themeasurementnoiseoftheanalyzersarrangementof0，60°，120°islessusingthesamesignal-to-noiseratiocamerasthoughthecomputationalcomplexityofthearrangementof0，60°，120°ismorecomplexthanthearrangementof0，45°，90°．Theconclusionwillbethereferencefortheconstruct

8、ionofthepola