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全Stokes偏振成像技术的研究

张玉梅  
【摘要】:全Stokes偏振成像技术将偏振探测技术和成像技术相融合,可同时获得目标场景的二维图像信息和各点的偏振态信息。偏振信息是独立于光谱信息之外的表征物体固有性质的信息,可作为一种有效鉴别地物的依据,增强目标的可识别性,在遥感探测、军事侦察和生物医学领域具有重要的应用价值。本论文围绕全Stokes偏振成像的关键技术展开研究。以分时法全Stokes偏振成像方案为研究对象,介绍了偏振光的含义、偏振信息的描述方式,给出了各偏振器件的穆勒矩阵,分析了全Stokes偏振成像的基本原理,推导了全Stokes偏振成像的系统矩阵、出射光Stokes矢量的表达式、入射光Stokes矢量提取方法,得到了Stokes矢量中各参量的表达式。重点对分时法全Stokes偏振成像系统进行了误差分析,研究了波片相位延迟量的标定方法和波片快轴初始方向的标定方法,提出了一种波片快轴初始方向的标定方法,给出了标定原理和标定步骤,并验证了该标定方法的可行性;推导了系统误差的表达式,得出了该误差与波片旋转角度有关的结论,并根据三个不同的评价标准,提出两组不同的波片旋转角度组合,以提高系统精度;进行系统设计和系统标定,用标定后的系统进行全Stokes偏振成像实验,包括验证性实验和探测实验。实验结果表明,经过优化的分时法全Stokes偏振成像系统具有结构简单,精度高的优点。


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