近年来, 偏振关联成像受到了研究学者的广泛关注, 其在目标探测、特征提取等领域有着一定的应用价值。全Stokes偏振关联成像系统可以获得目标的多个偏振态图像, 利用这些图像可分别从不同的角度分析目标的本征偏振信息, 但是这些图像之间具有很强的互补性和冗余性。为此将HSL-RGB图像融合技术应用于偏振关联成像系统中, 将系统获取的多个偏振图像进行有效地融合, 来全面描述目标结构, 提高目标探测识别效能。实验结果表明该融合技术在提高偏振关联成像系统识别和探测性能上效果显著。

针对于视觉任务中表面光滑、低纹理的目标,由于其结构纹理信息的缺乏及高反光的特性,传统三维重建算法无法恢复物体有效的表面形状特征,提出了基于光学偏振成像的低纹理目标三维重建算法。该算法不依赖于目标表面的结构纹理信息,以求解Stokes参数来量化目标表面反射光偏振态,而后结合偏振—几何空间分析,估计目标表面的法向量分布,最后提出了多尺度Shapelets算子将法向量信息积分获取目标的有效深度信息,恢复目标的三维形状。实验结果表明,针对低纹理的高反光目标,该算法能快速准确地恢复其表面的三维形态,并且有效抑制镜面耀光和噪声的干扰,算法实时性高。

偏振相函数是气溶胶重要的光学参数之一, 它对气溶胶复折射指数、 粒子尺度和形状都十分敏感。 多角度多光谱偏振遥感可以有效获取气溶胶偏振相函数信息。 新一代CIMEL太阳-天空偏振辐射计CE318-DP作为高精度地基气溶胶偏振遥感仪器已被引入全球气溶胶自动观测网AERONET(AErosol RObotic NETwork), 并作为扩展多波长偏振测量的太阳-天空辐射计观测网SONET(Sun/sky-radiometer Observation NETwork)的主要仪器, 已在不同类型气溶胶观测站点积累了多年的偏振数据。 但目前偏振反演仅能利用线偏振度或偏振辐亮度。 与线偏振度和偏振辐亮度相比, Stokes参数Q和U不仅包含天空光线偏振强度信息还包含偏振方向信息。 利用CE318-DP多光谱多角度测量的天空光Stokes参数Q和U反演气溶胶偏振相函数的方法。 针对CE318-DP标准主平面偏振观测模式PPP(Polarized Principal Plane)下Stokes参数U对气溶胶特性变化不敏感、 信息难以利用的不足, 测试了新的平纬圈偏振扫描模式ALMP(ALMucantar Polarization)获取Stokes参数Q和U, 并成功应用于偏振相函数的反演。 系统分析了340～1 640 nm多光谱通道上典型生物质燃烧型气溶胶和水溶性气溶胶的-P12/P11反演结果并测试了反演方法在晴朗和灰霾不同大气条件下的适用性。 无论在主平面还是平纬圈观测几何下, 反演结果在可见光和近红外通道上均与真实值具有较好的一致性。 进一步讨论了模型中基于气溶胶参数初始值和大气气溶胶参数真实值计算的“大气单次散射/大气散射”的比值近似相等的假设条件在短波通道不能很好地满足是造成紫外波段反演结果偏差较大的原因之一。 后续有待进一步提高反演模型在短波通道的适用性, 为利用不同光谱通道上-P12/P11的变化特征改进气溶胶微物理参数反演奠定了基础。

近年来, 随着关联成像技术的高速发展, 已被广泛应用于诸多领域内, 并引起了高度关注。偏振探测技术能够区分不同材质物体, 可以增强系统的探测识别能力。文中结合偏振探测和关联成像技术的优点, 利用Walsh-Hadamard散斑对场景进行照明, 并对场景反射光进行分时偏振探测, 实现了对场景的全Stokes偏振关联成像。搭建相应的实验系统对多材质物体进行了成像实验, 利用不同偏振探测信号与照明散斑计算并获得了物体的Stokes参数图像, 实现了对同一场景中的不同材质物体和相同材质不同结构物体的区分。通过演化压缩采样复原技术, 在不同采样率下对物体图像进行了复原, 结果表明: 演化压缩采样复原技术能在较低的采样率下, 复原出清晰的场景全偏振信息。

针对光电探测时仅用强度来处理信息的局限性, 通过理论分析, 提出一种利用脉冲激光反射、散射偏振态时间、空间相关检测的方法, 可以克服由于强度差过小带来的目标检测上的困难.利用分析结论, 通过计算偏振分布密度函数(Stokes矢量的概率密度函数), 进一步讨论了偏振传递函数的特性, 用于识别目标, 并给出了计算实例.

使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器,研制一种新颖的高速光波偏振态测量系统.它没有使用转动光学部件或调制器,而是将金属光栅产生的四条1级衍射光的光强线性地转换为电信号,通过定标方法得到系统的非奇异的仪器矩阵,然后通过线性运算得到入射光的待测Stokes矢量.该系统结构紧凑、安装方便,可用作实时偏振测量术和椭偏测量术中的偏振态探测器.