红外偏振成像原理与技术.pptVIP

按照偏振量获取数量的不同，可以将红外偏振成像的方案分为获取两个、三个、四个和凝视的红偏振成像方法。（1）两个偏振量的成像方式偏振片FPA聚焦透镜FPA无焦透镜聚焦透镜两个偏振量的成像方式原理图（2）三个偏振量的成像方式偏振片无焦透镜无焦透镜FPA三个偏振量的成像方式原理图三个偏振量的成像方式是在传统红外探测器中使用了偏振片，随着偏振片的步进或连续旋转，可以从红外探测器中获取目标光波的三个不同的偏振量，然后通过解算得到目标的红外偏振信息，但是此方法的实时性较差。（3）四个偏振量的成像方式FPA无焦透镜旋转波片固定偏振片聚焦透镜入射目标光波的斯托克斯矢量经过透镜到达波片、偏振片，当波片以步进的方式旋转到4个不同的位置时，就和波片、偏振片的穆勒矩阵作用，再经过聚焦透镜就把入射景物光波会聚到探测器上，从而就获得了探测器的4个光强响应，从这4个光强响应中就能解算出景物光波的偏振态信息。成像原理如下：9.3目标与背景的红外偏振特性自然目标的偏振特性9.3.1人工目标的偏振特性9.3.2背景的偏振特性9.3.39.3.1自然目标的偏振特性在进行红外探测时，往往将所需要的物体称为目标，其他作为背景。其中在偏振成像时，按照偏振特性不同分为人工目标、自然目标。植物的偏振特性与其所在的地理位置、天气、太阳高度角、观测角、种类、生长阶段等息息相关。旱金莲单叶近似圆形，海桐单叶为流线形，橡皮树单叶形状为长椭圆形。我们以这三种植物叶片作为研究对象。B波段不同植物单叶的偏振反射9.3.1自然目标的偏振特性实验证实，不同的植物具有不同的偏振反射特征。植物单叶的反射比值随光线入射角与探测角的增大而增大。以上结论虽然是以个例归纳整理出来的植物单叶偏振反射特性，但对其他植物来说均具有共性规律和普遍意义。当光线入射天顶角固定，而探测天顶角变化为某角度时，或者探测天顶角固定，而光线入射天顶角的变化为某角度时，它们的偏振反射比曲线是一样的。不同的植物的单叶在不同的波段、不同光线入射天顶角、不同探测角的条件下，它们的偏振反射比存在共性。9.3.2人工目标的偏振特性人工目标所具有的偏振信息与其构成、形态和状态有关，水泥路面与柏油路面、钢铁与橡胶、真实环境与模拟环境等均可以应用偏振识别信息。人造物体表面相对较光滑，以镜面反射为主，反射光表现出较大的线偏振度。不同目标的偏振度9.3.3背景的偏振特性自然表面的反射辐射的偏振特性取决于其表面的固有属性，如其介质特性、结构特征、粗糙度、观察角、辐照度等条件。自然背景局部光滑，但由于表面取向各异，整体无规则，光传播时经历多次反射或散射，偏振度的离散性较大，偏振图像比较杂乱，平均线偏振度较小。植被沙和土壤岩石水表面1.偏振分布特征有效减弱太阳闪耀对目标探测的影响2可以利用这些太阳闪耀的耀斑来获取水面状态信息红外波段自然地物的红外偏振度非常小（1.5%）。范围内可以观测到最大偏振效果偏振辐射变化与金属含量以及所受碳氢污染程度有关。岩石的偏振图像有助于它的识别和标记。红外物理与技术************第9章红外偏振成像原理与技术教学要求（1）深入理解光的偏振基本概念，熟悉不同偏振光的基本特点，了解它们之间的区别。（2）掌握红外偏振的成像原理，成像方式，掌握不同类型目标的红外偏振特性。（3）通过所列举的红外偏振成像与光强成像的图像分析结果更深刻地理解红外偏振成像特点。9.2红外偏振成像原理9.3目标与背景的红外偏振特性9.4红外偏振成像与光强成像的对比主要内容9.1光的偏振9.1光的偏振椭圆偏振光线偏振光自然光圆偏振光部分偏振光电磁波在一定的平面内边振动边向前传播，这种波一般叫做偏振波，在光的情况下叫做“偏振光”。定义：光矢量的方向不变，其大小随相位变换的光。在光波的电偶极子辐射模型中，偶极子振荡产生的电磁波，因为电场波在包含偶极子的平面内振动，所以每个偶极子发出的光都是偏振光。设单个偶极子在平面内振动，光波沿轴传播，则电场波在某一点处为：振动面与轴的夹角为（1）线偏振光返回平面电磁波是横波，其电场和磁场彼此正交。因此当光沿z方向传输时，电场只有x和y方向的分量。分量表示形式为：如果把合成波的振幅用一端固定在原点的矢量E来表示（2）椭圆偏振光求得、,然后取它们的平方和可得：当或的整数倍时合成的电矢量是直线振动，当的奇数倍时合成的电矢量也是直线振