光学学报, 2019, 39 (6): 0611001, 网络出版: 2019-06-17   

高分辨大视场紫外-可见光偏振成像融合处理技术 下载: 1275次

Ultraviolet-Visible Polarimetric Imaging and Image Fusion Technology with High Resolution and Large Field-of-View
李清灵 1,2,3尹达一 1,2,3,*庾金涛 1,2,3李磊 1,2,3
作者单位
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
图 & 表

图 1. 单次瑞利散射大气偏振态的多角度分布(圈为太阳位置,箭头表明散射光偏振方向)

Fig. 1. Multi-angle distribution of atmospheric polarization by single Rayleigh scattering (circle refers to the sun position and arrows refer to the angle of the polarization light)

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图 2. 不同波段的无偏光入射下偏振度与散射角的关系。(a)紫外;(b)可见光

Fig. 2. Relationship of polarization degree and scattering angle under incidence of unpolarized light at different wave bands. (a) UV; (b) visible light

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图 3. HITRAN96带宽响应条件下的偏振态仿真结果。(a)偏振度;(b)偏振角

Fig. 3. Simulation results of polarization state under condition of HITRAN96 bandwidth response. (a) Polarization degree; (b) polarization angle

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图 4. 紫外-可见光偏振成像系统功能框图

Fig. 4. Functional schematic of UV-visible light polarization imaging system

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图 5. 天空目标偏振成像伪彩图结果。(a)可见光强;(b)可见光偏振度;(c)可见光偏振角;(d)紫外偏振度;(e)紫外偏振角;(f)紫外-可见光融合偏振度;(g)紫外-可见光融合偏振角

Fig. 5. Sky target polarization images in pseudo color map. (a) Visible intensity; (b) visible polarization degree; (c) visible polarization angle; (d) UV polarization degree; (e) UV polarization angle; (f) UV-visible fusion polarization degree; (g) UV-visible fusion polarization angle

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图 6. 三个区域像素的偏振态统计分布。(a)偏振度;(b)偏振角

Fig. 6. Polarization statistical distributions of pixels in three regions. (a) Polarization degree; (b) polarization angle

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表 1城市地表气溶胶模型粒子谱参数及成分

Table1. Particle spectrum parameters and composition of urban surface aerosol model

Aerosol modelSize distributionType
Niriσi
Urban0.9998750.030.35Mixture of water soluble, dust-like aerosol, and soot-like aerosol
0.0001250.500.40

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表 2紫外-可见光偏振成像系统参数

Table2. Parameters of UV-visible light polarization imaging system

ParameterUV moduleVisible module
Sensitive wavelength /nm360-400 (peak at 380 nm)380-780 (peak at 520 nm)
Polarization detection approachrotating elementdivision of focal plane
Total field of view /[(°)×(°)]8.7×6.419.6×16.4
Angular resolution /mrad0.230.28
Number of detected polarized directions44
Quantization bits1412
Frame frequency /Hz2024
SNR623.5(50% solar constant)101.5(50% solar constant)
Polarization degree dynamic range0.1-0.90.05-0.95
Measurement error of linear polarization degree /%<1.5<2.7

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表 3可见光和紫外光无云区和云区图像偏振度和偏振角统计结果

Table3. Statistical results of image polarization degree and polarization angle in cloud-free area and cloud area in UV and visible light

ParameterCloudlessregion in visibleCloudregion in visibleCloudlessregion in UVCloudregion in UV
DoPAoP /(°)DoPAoP /(°)DoPAoP /(°)DoPAoP /(°)
Average0.060-52.10.060-60.90.0786.40.09084.7
Standard deviation0.0108.70.0104.10.0314.20.0205.7
Simulation result0.12570.90.03636.60.14367.80.16446.2

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李清灵, 尹达一, 庾金涛, 李磊. 高分辨大视场紫外-可见光偏振成像融合处理技术[J]. 光学学报, 2019, 39(6): 0611001. Qingling Li, Dayi Yin, Jintao Yu, Lei Li. Ultraviolet-Visible Polarimetric Imaging and Image Fusion Technology with High Resolution and Large Field-of-View[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(6): 0611001.

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