论文摘要
红外偏振技术是近年来发展的一种新型红外探测技术手段,它以目标反射、散射或辐射的红外偏振特征作为探测信息,可有效对抗红外伪装网、红外烟雾、红外隐身涂层等伪装和隐身手段,对提高目标发现准确率,提升探测系统性能具有重要应用价值。论文中选用斯托克斯矢量来描述目标的偏振特性,并根据实验内容及实验条件,构建了红外偏振成像探测系统。详细分析了目标红外散射偏振和自身辐射偏振特征及相关影响因素。对典型目标的红外偏振特性进行了测量计算。目标的红外偏振信息一般包括两部分,一部分源于对周围辐射源的反射和散射,大部分则来源于物体自身辐射。根据菲涅耳公式,反射后的两个正交方向的光波分量相位差将会发生改变。从目标自身辐射分析,对于达到热平衡状态的不透明的物体,根据能量守恒定律,红外吸收量将等于物体的发射量。由于目标物体对光平行分量和垂直分量的反射程度差异,对两个分量的吸收程度也将不同。因此自身辐射也体现出偏振性。论文对影响红外偏振特性的因素进行了分析。系统研究了温度对金属板偏振特性的影响。分析了铜板、铝板和几类涂漆铝板偏振特性的差异。结果表明,金属板具有相似的偏振度特性,除表面涂黑漆外,涂漆与否对其偏振特征影响不大。根据观测角和方位角改变的情况下,在室外对水泥地面、草地、木板、铁板、塑料板五类目标进行了测量,分析探讨了其红外偏振特性与探测角的变化规律。结果表明,对于表面特性具有较高同一性的目标,其偏振特性随方位角变化不明显,但是随观测角增大,偏振增大,在70度左右达到最大值;偏振角随观测角的增大缓慢减小,上述结论对于未来寻求稳健的红外偏振特征用于目标探测和识别具有非常重要的意义。随后,论文将极化理论与红外偏振特点相结合,提出了一种基于虚拟变偏振的红外面目标图像增强方法。该算法可以虚拟出任意起偏角度下的红外偏振强度图像,从而实现基于偏振特征的目标最优接收及背景最大抑制。实验结果表明,与初始图像相比,处理后图像灰度标准差指标得到了一定提高,可以为后续的目标特征提取及图像融合提供清晰准确的数据源。