偏振成像標量圖像對比度增強及最佳化技術的研究

《偏振成像標量圖像對比度增強及最佳化技術的研究》是依託天津大學，由胡浩豐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：偏振成像標量圖像對比度增強及最佳化技術的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡浩豐
• 依託單位：天津大學

項目摘要

偏振成像技術基於偏振信息的獲取，可以有效區分和識別偏振信息存在差異的光波及其對應的物體，這是其它探測方式所不能勝任的。本項目擬採用擴展頻寬的方法增強被動和主動式偏振成像標量圖像的對比度，並根據偏振信息以及噪聲的統計信息，獲得偏振成像系統的最最佳化參數，實現對比度最佳偏振標量圖像的輸出。研究內容包括：（1）搭建和標定主動/被動兩用型偏振成像系統；（2）研究用於偏振成像技術中識別物體輪廓的改進型圖像分割算法；（3）研究降低系統噪聲和探測噪聲以提高偏振成像質量的方法；（4）研究偏振標量圖像對比度最佳化的理論模型，以及獲得系統最最佳化參數的全局最最佳化算法；（5）利用上述系統和方法實現短圖像採集時間條件下的偏振探測識別以及對動態目標的實時偏振探測識別。該項目研究可有效提高偏振成像技術的探測和識別能力，其成果可直接套用於國防和民用領域中與目標探測和識別相關的基礎及套用研究，如軍事偵查、光學遙感、醫學診斷、環境監測等。

結題摘要

偏振成像技術基於偏振信息的獲取，可以有效區分和識別偏振信息存在差異的光波及其對應的物體，這是其它探測方式所不能勝任的。然而，偏振成像質量受限於偏振信息測量精度和偏振信息處理的方法。本項目針對偏振成像質量提升這一核心目標，開展了偏振圖像對比度最佳化方面的研究。研究內容包括：（1）搭建和標定主動/被動兩用型偏振成像系統；（2）研究降低系統噪聲和探測噪聲以提高偏振信息測量精度的方法；（3）研究偏振標量圖像對比度最佳化的理論模型，以及獲得系統最最佳化參數的全局最最佳化算法；（4）利用上述系統和方法實現多光譜、非均勻照度、散射環境等各類條件下的偏振探測識別。本項目取得了以下幾方面的重要進展：（1）搭建了多種類型的偏振成像系統，包括旋轉偏振片和波片以及基於液晶延遲器的偏振成像系統、多光譜偏振成像系統；（2）提出了通過擴展頻寬增強偏振標量圖像的對比度的方法，使得偏振成像技術在低信噪比條件下具有良好的探測效果；（3）提出了非均勻照度條件下的偏振圖像對比度最佳化方法，基於偏振成像系統獲取的偏振信息對光照強度進行補償，克服了非均勻照度對偏振成像效果的影響；（4）提出了散射環境下的偏振成成像圖像復原方法，實現了在散射環境下對模糊圖像的清晰偏振成像復原；（5）提出了光強測量採集時間最佳化分配的方法，在總採集時間不變的前提下，提高了偏振信息的測量精度。基於上述結果，已正式發表第一標註該項基金資助的相關SCI期刊論文13篇，均為JCR二區論文，包括1篇Optics Letters，7篇Optics Express，4篇IEEE Photonics Journals，1篇Journal of Lightwave Technology；申請國家發明專利10項，其中授權國家發明專利3項。本項目研究可有效提高偏振成像技術的探測和識別能力，其成果可直接套用於國防和民用領域中與目標探測和識別相關的基礎及套用研究，如軍事偵查、光學遙感、醫學診斷、環境監測等，同時也可為研製具有自主智慧財產權和具有國際領先技術水平的高性能偏振成像儀器奠定理論和實驗基礎。