《水面波紋的光電偏振成像檢測理論與方法研究》是依託北京理工大學，由金偉其擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水面波紋的光電偏振成像檢測理論與方法研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：金偉其
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水下目標探測技術是我國海洋經濟發展和海疆國防技術發展急需的關鍵技術。本項目針對機載水下目標光電成像探測中風生重力波水紋對水下靜態目標成像的扭曲以及對水下運動目標所產生的水面特徵波紋的干擾問題，提出研究光電(可見光/熱紅外)偏振成像檢測水面波紋，由此進行水下靜態目標圖像扭曲的校正和從水下運動目標所致水面特徵波紋中濾除風生重力波，進而實現對水下目標成像探測的研究思想，把水下目標探測問題歸納為透明介質曲界面的光電偏振成像檢測問題。為此，項目將重點研究水下運動目標的水面波紋光電偏振成像探測理論（解析度、傳遞函式、對比度等模型）、透明介質曲界面的大視場光電偏振成像檢測方法、水面波形圖像中風生重力波濾除方法、水下靜態目標成像的風生重力波校正方法研究，解決水下目標光電偏振成像檢測的基礎理論和方法問題，為水下目標成像檢測套用提供新理論和方法。
結題摘要
對水下運動目標實現大範圍、高解析度的實時監測是維護我國海洋安全急需的關鍵技術。本項目利用偏振成像這一新型技術，通過對水下運動目標與水體相互作用產生的特徵波紋的偏振特徵進行研究，實現了水下運動目標的探測及運動參數估計。本項目開展了“水面波紋的光電偏振成像檢測理論與方法研究”，通過理論建模和計算機模擬，實現了不同速度及深度的潛艇水面波紋和不同風速下的風生重力波模擬。為適應全天候機載水下運動目標的探測需求，仿真分析了可見光、短波/中波/長波紅外等多波段對水面波紋的偏振成像探測特性。在雙分離渥拉斯頓稜鏡可見光同時偏振成像系統SIP-DSWP的最佳化研製基礎上，建立了大視場偏振成像理論。為提高偏振信息重構準確性，提出了考慮探測器 特性的分區儀器矩陣標定方法，以及平均、分區以及逐點的儀器矩陣校正方法。利用提出的基於方向矢量的透明介質三維面形偏振成像測量方法，配合基於偏振角的入射角歧義性消除方法，實現水面波紋的復原重構。為濾除海面風生重力波的干擾，提出基於Radon變換的水面特徵波紋探測方法，可從水面混合波紋中有效提取水下運動目標在水面形成的特徵波紋。利用提出的基於水面尾跡波紋特徵的水下運動體參數反演方法，可利用水面特徵波紋反演水下運動目標的深度和速度。針對風生重力波產生的扭曲，研究提出結合非剛體圖像配準以及幸運塊圖像融合的水下扭曲圖像校正處理算法，實現幾何校正。偏振成像技術是一種新型光學計算成像技術，我們提出的大視場偏振成像理論與面型復原方法，突破了傳統近軸光學偏振成像理論限制，填補了大視場偏振成像理論的空白。研究成果表明：光電偏振成像是一種有效的透明曲界面非接觸成像檢測技術，以偏振成像手段獲取水面波紋的偏振特性(偏振度、偏振角等)，從而實現典型水下運動目標(潛艇、水雷等)的檢測，是水下運動目標探測的新技術，有望實現大範圍、高解析度實時化的海洋監測，對保障我國海洋安全具有重要的意義。
