大气与环境光学学报
2023, 18(4): 371
偏振态信息与轨道角动量信息是光学信息的重要载体, 也是光学信息处理的重要参量, 在石英基底上设计了阿基米德双螺旋结构, 利用有限元法计算了带有不同轨道角动量和偏振态信息的入射光照射到上述超构表面时, 入射光与超表面耦合所产生的透射光呈现不同强度分布的图样, 根据该图样, 可检测入射光的偏振态信息。为检测入射光的轨道角动量, 还提出了一种新的计算方法, 针对不同轨道角动量的入射光与超表面耦合所产生的透射光场, 计算出透射场强度中心偏移量, 利用透射场强度中心的偏移表征入射光的轨道角动量, 最后成功拟合出入射光轨道角动量与强度中心偏移二者的关系, 实现了对入射光轨道角动量的检测。为检测入射光携带的信息提供了思路。
光学信息检测 超表面 阿基米德螺旋 偏振信息 轨道角动量 optical information detection metasurface Archimedean spiral polarization information orbital angular momentum
1 合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 合肥 230009
2 北京机电工程研究所,北京 100074
光信息在散射介质中传播时会发生散射现象,从而导致其强度和偏振信息发生变化。利用出射光的偏振状态可以间接表征散射介质的退偏特性,并对散射介质进行分类和识别。理论上穆勒矩阵( Mueller Matrix, MM)可以描述散射介质的全部偏振属性,对分析散射介质的退偏特性起到至关重要的作用,但是MM参数过多,较为复杂。然而,根据MM推导所得到的偏振纯度指数(Index of Polarization Purities,IPPs)结构简单,并可以更为直接的描述散射介质的退偏特性。IPPs由
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、
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、
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组成,代表退偏系统等效分解成的四个非退偏纯系统之间的权重差异。以
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为坐标轴可构建出纯度空间,纯度空间中不同的点代表不同的退偏系统,利用纯度空间可以对不同的退偏系统进行分辨。相比较于传统偏振表征指标,IPPs可以表征散射介质及目标更多维度的信息。近年来,IPPs在生物医学和目标检测等诸多方面的研究取得了重要的研究成果。文章主要介绍了IPPs的理论,综述并讨论了其在分析不同分散体系的退偏特性、生物组织成像、医学监测和目标识别等方面的研究进展。
偏振信息 偏振纯度指数 成像 目标识别 polarization information index of polarization purities (IPPs) imaging target recognition 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210373
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201041
针对多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera, DPC)数据,提出了基于多角度多光谱偏振信息的气溶胶光学厚度反演方法。该方法使用Nadal-Breon半经验模型计算地表偏振反射率,以扣除地表影响;采用倍加累加法矢量辐射传输模型构建气溶胶参数查找表,通过计算最小残差,动态确定最优气溶胶模型,从而实现陆地上空气溶胶光学厚度的反演。使用DPC的L1级条带数据,反演获得了中国东部地区气溶胶光学厚度的空间分布,并与MODIS产品和AERONET地基站点数据分别进行了对比,反演结果与MODIS气溶胶产品的整体分布具有很好的一致性;同时,与AERONET地基站点观测结果具有较高的相关性,670 nm和865 nm两个波段的相关系数都在0.8以上,说明该算法模型反演陆地上空的气溶胶光学厚度准确可靠,可为DPC遥感大气气溶胶提供技术支持。
气溶胶 光学厚度 偏振信息 多角度 高分五号卫星 aerosol optical thickness polarized information multi-angle Gaofen-5 satellite
红外与激光工程
2020, 49(6): 20201013
1 华东交通大学电气与自动化工程学院, 江西 南昌 330013
2 天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室, 天津 300072
搭建了一种基于反向传播神经网络与高斯分布函数的图像高光去除模型。该模型可以优化图像的特征提取及特征匹配。以高反射率金属工件表面作为实验对象,进行了边缘特征提取及视觉测量精度分析,实验结果表明,所提方法可实现0.75 mm的视觉测量精度,一定程度上验证了所提方法的可行性。
测量 视觉测量 图像高光去除 偏振信息 特征提取 测量精度 光学学报
2018, 38(11): 1112005
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
采用偏振辐射信息反演云顶高度时, 为了减小由云层及地表偏振辐射特性变化带来的反演结果不确定度, 使用490 nm和865 nm通道多角度偏振信息反演卷云云顶高度.理论分析大气顶偏振特征, 给出490 nm与865 nm通道偏振特性差异, 说明使用此两通道偏振反射率差反演云顶高度的可行性.假设卷云为一般种类混合模型(General Habit Mixture, GHM), 使用倍加累加矢量辐射传输模型计算和分析大气顶490 nm和865 nm通道偏振反射率差对卷云有效粒子半径、光学厚度和云顶压强的敏感性.分析表明, 当卷云光学厚度大于3时, 偏振反射率差对有效粒子半径和光学厚度的变化不敏感, 对云顶压强变化敏感.根据敏感性分析结果选择适当的参数构建偏振反射率差查找表, 使用查找表方法反演POLDER3数据的卷云云顶高度, 并与POLDER3产品和MODIS产品进行比较.结果表明, 与POLDER3的官方算法相比, 使用偏振反射率差查找表方法有更宽的散射角适用范围, 反演结果与MODIS产品有更好的一致性.
多角度 偏振信息 卷云 云顶高度 反演 multi-angle polarized information cirrus cloud cloud top height retrieval
大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116023
分振幅式偏振探测成像系统的各分光路图像之间存在位置误差, 率先完成各分光路图像之间的图像配准是进行偏振探测的前提条件。针对探测过程中, 目标特征不明显、图像特征难以提取、各分光路图像间灰度变化较大的问题, 提出适用于分振幅式偏振探测成像系统各分光路图像的相似性度量函数, 并在此基础上, 完成各分光路图像间的配准工作。首先, 根据图像间的位置误差会造成偏振信息图像中出现信息异常区域的原理, 研究了相似性度量函数的提取算法; 接着, 根据探测系统的各分光路的成像特点, 确定图像间的几何变换参数; 以遗传算法作为参数优化搜索算法, 搜索得到最优的几何变换参数, 完成整个图像配准算法的设计; 最后, 分别利用构造图像和实际采集图像, 对配准算法进行了验证, 并以图像间互信息值(MI)衡量图像配准的精度。实验结果表明: 配准后的构造图像的MI为2.692 5, 高于特征配准方法的实现精度; 实际采集图像配准后的MI达1.849 3, 同样高于特征配准方法的实现精度。基本满足偏振探测系统的图像配准需求。
偏振探测成像系统 图像配准 偏振信息 相似性度量函数 互信息 imaging polarimeters image registration polarized information similarity metric function mutual information