●“偏振成像探測技術學術叢書”序
前言
第1章緒論1
1.1光場的偏振特性1
1.2光場偏振成像的研究意義3
1.2.1透大氣霧霾成像4
1.2.2水下成像5
1.2.3三維成像6
1.3小結7
參考文獻8
第2章散射光場的偏振特性9
2.1什麼是偏振9
2.1.1偏振光的物理意義9
2.1.2偏振光的數學表示13
2.2散射光的偏振特性18
2.2.1入射光對散射光偏振態的影響18
2.2.2光波長對後向散射光偏振態的影響20
2.3散射介質的偏振特性22
2.3.1液體介質散射的偏振特性22
2.3.2氣溶膠散射的偏振特性25
2.4散斑的偏振特性29
2.4.1部分偏振散斑29
2.4.2利用散斑對比度追蹤偏振旋轉33
2.4.3基於隨機偏振向量和的偏振散斑34
2.4.4照明散斑計算強度與偏振信息39
2.4.5計算散斑場的偏振特性40
2.4.6寬譜散斑場的偏振特性43
2.5散射偏振特性的應用49
2.6小結52
參考文獻53
第3章偏振透霧霾成像55
3.1光波粒子散射原理55
3.1.1瑞利散射模型55
3.1.2米氏散射模型57
3.2大氣偏振模式的形成61
3.3偏振透霧霾成像技術62
3.3.1偏振透霧霾成像模型62
3.3.2經典去霧算法64
3.4圖像的多尺度分解69
3.5多尺度偏振成像透霧霾技術71
3.5.1多尺度偏振成像透霧霾算法描述71
3.5.2低頻透霧霾算法研究72
3.5.3高頻細節信息增強處理算法77
3.5.4多尺度偏振成像透霧霾成像78
3.6基於偏振角特征參量估算的偏振去霧技術83
3.6.1基於偏振角特征參量估算的偏振去霧算法描述83
3.6.2基於偏振角估算優化方法94
3.7基於可見光與近紅外融合的偏振去霧方法研究96
3.7.1融合去霧方法簡介97
3.7.2可見光與近紅外融合的偏振去霧方法研究98
3.7.3偏振去霧實驗研究101
3.8小結109
參考文獻109
第4章水下光波的偏振特性111
4.1光波在水中的傳輸111
4.1.1水體對光的吸收作用111
4.1.2水體對光波的散射作用114
4.2偏振光的水中傳輸特性117
4.2.1自然水體中典型粒子對偏振光的影響120
4.2.2不同波長散射介質後向散射光偏振度特性122
4.3被動水下偏振成像126
4.3.1基於偏振信息的散射光去除技術126
4.3.2高保真圖像復原技術130
4.4主動水下偏振成像技術135
4.4.1主動水下偏振成像模型135
4.4.2多尺度水下偏振成像方法138
4.4.3高渾濁度水體清晰化成像144
4.4.4基於偏振度特征參量估算的水下成像方法149
4.5基於圖像相關性的偏振圖像獲取技術153
4.6基於目標結構和特征的水下偏振成像技術158
4.6.1基於深度學習的水下偏振成像技術158
4.6.2基於稀疏低秩特性的水下非均勻光場偏振成像技術163
4.7基於非均勻散射光場的水下偏振成像技術168
4.7.1非均勻散射光場中目標偏振特性分析模型168
4.7.2後向散射光偏振特性分析及其估計171
4.7.3基於獨立成分分析的目標信息估計173
4.8小結179參考文獻179
第5章基於繆勒矩陣的水下清晰化成像182
5.1傳統水下偏振清晰成像的困境182
5.2繆勒矩陣及其應用183
5.2.1斯托克斯矢量和繆勒矩陣183
5.2.2繆勒矩陣的測量方法184
5.2.3繆勒矩陣的分解185
5.3繆勒矩陣與水下清晰成像192
5.3.1水下人造目標的退偏特性192
5.3.2基於繆勒矩陣的水下清晰成像方法概述193
5.4小結196
參考文獻197
第6章針對透明目標的偏振三維成像199
6.1三維成像的特點199
6.2光滑目標反射光偏振特性與表面反射角200
6.2.1鏡面反射光成分分析202
6.2.2漫反射光成分分析203
6.2.3目標反射光偏振特性205
6.3透明目標的偏振三維成像209
6.3.1透明目標的偏振三維成像基本原理209
6.3.2旋轉測量法消除入射角不確定性210
6.3.3可見光、紅外雙波段測量方法212
6.3.4主動照明法消除入射面方位角不確定性215
6.3.5多視角觀測方法消除入射面方位角不確定性217
6.3.6利用陰影恢復法消除入射面方位角不確定性219
6.4小結220
參考文獻221
第7章基於漫反射的偏振三維成像223
7.1朗伯體目標的偏振三維成像原理223
7.1.1朗伯體目標反射光偏振特性223
7.1.2朗伯體目標反射光相位的求解方法224
7.1.3朗伯體目標表面反射角求解方法226
7.1.4朗伯體目標表面重建算法227
7.1.5融合粗糙深度信息的低紋理物體偏振三維重建方法229
7.1.6結合“粗深度圖”的物體偏振三維重建方法233
7.2非理想朗伯體目標的偏振三維成像236
7.2.1基於散射信息校正的單目偏振三維成像236
7.2.2鏡面反射漫反射分離方法238
7.3非均勻反射表面的近紅外單目偏振三維成像244
7.3.1近紅外波段三維偏振成像模型244
7.3.2三維重建結果與分析246
7.4復雜非理想朗伯體目標表面的偏振三維成像249
7.4.1卷積神經網絡249
7.4.2偏振三維成像結果多值性問題校正與重建251
7.5小結253
參考文獻254

散射光場信息的獲取和解譯，尤其是散射光場中偏振信息的獲取、傳遞和解譯是近年來國內外研究的熱點之一，其所攜帶的獨立於強度、相位和頻譜的獨立特性，使其在諸多領域都具有極高的應用價值。本書首次繫統地從散射光場中偏振特性的產生、傳輸和利用全鏈路地進行全面分析和描述，同時也分析了散射光場中偏振信息提取和利用時應考慮的主要影響因素。