全偏振贗熱光鬼成像系統的探索研究

《全偏振贗熱光鬼成像系統的探索研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由時東鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：全偏振贗熱光鬼成像系統的探索研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：時東鋒
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

鬼成像作為一種單像素成像技術受到了越來越多國內外學者的關注。目前關於鬼成像的研究絕大部分集中在依靠目標反射光強度來反演目標特徵，而忽視了反射光中的偏振信息。由於不同材質目標之間偏振特性的差異性，使得偏振探測對於目標探測識別具有重要的價值。我們提出了二值測量偏振鬼成像系統，對此系統進行改進，得到新型全偏振贗熱光鬼成像系統，實現對目標反射光的偏振Stokes探測，從而能夠反演獲取目標全偏振特徵信息。對系統進行理論分析，獲得系統與材質及光源偏振特性相關的解析度、對比度表示形式，並研製相應的實驗平台進行驗證。最後創建多元圖像信息融合算法，對系統獲取的多源信息進行有效的融合，反應豐富的場景信息。該系統有助於提高鬼成像對不同材質目標的探測識別準確度，尤其是在異物同譜和散射環境下此系統將會呈現出巨大的優勢。

結題摘要

鬼成像，又稱關聯成像、單像素成像，是一種新型的光學成像技術。偏振鬼成像技術將目標的信息從三維（光強、光譜、空間）擴展到更多維數（光強、光譜、空間、偏振度等），可以更加全面的表征目標信息。本項研究以此為出發點，研製了新型全偏振鬼成像系統，可以全面獲取目標偏振信息，對此系統進行了理論分析、系統研製和實驗研究，為下一步的實際套用做好了理論及工程方面的鋪墊。 首先，從光源和材質的偏振特性、光的偏振作用規律及鬼成像機理出發，研究不同的光源偏振特性、不同的材質目標下，偏振鬼成像系統獲取的目標偏振參量信息，推導出了相應的數學表示形式； 再次，研製了基於前向調製和後向調製的全偏振鬼成像實驗系統。前向調製系統固定探測端偏振配置，轉換光源的偏振特性進行全偏振鬼成像，利用實驗系統對不同材質目標進行了偏振鬼成像實驗，結果表明前向調製全偏振鬼成像可以實現對不同材質目標的分類識別；後向調製系統固定光源的偏振特性，轉換探測端偏振配置進行全偏振鬼成像，利用實驗系統對不同材質目標進行了偏振鬼成像實驗，獲取了目標的全部偏振參量信息，結果表明該系統可以實現對不同材質目標的分類識別；提出了目標信息的壓縮演化復原算法，在很小的採樣率下就可獲取高質量的目標信息；基於前向調製系統的理論分析，提出了新穎的偏振空間復用鬼成像系統，通過固定前向光源的偏振特性和後向單個探測器的偏振配置，實現了對不同材質目標的偏振鬼成像。 最後，將HSL-RGB圖像融合技術套用於偏振鬼成像系統中，將系統獲取的多個偏振圖像進行有效地融合，來全面描述目標結構，提高目標探測識別效能。實驗結果表明該融合技術在提高偏振鬼成像系統識別和探測性能上效果顯著。