基于面反射偏振解析的物体表面形状测定

自然光照下,物体表面对于入射光的反射将使得自然光变成部分偏振光,这种反射光的偏振状态与物体的表面形状、材质、粗糙度等因素有关,通过分析反射光偏振特性可获得物体表面的相关信息。本文提出了一种通过分析反射光偏振图像来测量物体表面形状的方法。通过分别测定入射面方向和入射角确定物体表面的法线方向,进而求得物体的三维表面形状。     

透明物体三维重现技术研究

随着光学三维检测技术的发展,物体三维形状的测量与复原越来越广泛地用于生产实践中.但目前国内对于透明物体的三雏检测缺乏有效手段.本文提出一种利用物体表面反射偏振特性分析重现透明物体三维形状的方法,并通过实验验证了这种方法的可行性.在分析了反射光的偏振分布与表面形态的关系基础上,构建了相应的实验装置,通过对摄取的多幅被测物体的偏振图像的分析和处理,最终实现了物体的三维重现.     

一种二值图像物体形状特征计算方法

二值图像连通域(物体)的形状特征(面积、周长、圆形度和重心等)在物体识别、文档图像分析等计算机视觉领域有着广泛的应用.在进行连通域形状特征的计算时,首先要使用连通域标记算法将每个连通域用不同标号标记,再计算每个连通域的形状特征.针对现有的相关算法只能计算没有孔洞的连通域的形状特征的问题,提出一种可以计算含有孔洞的物体的形状特征的算法.在基于边界追踪的连通域标记算法的基础上,在进行连通域标记的同时融合形状特征的计算.算法在线性时间内完成且所需内存空间小.实验结果表明,算法能正确地、有效地计算含有孔洞的物体的形状特征.     

改善轴测图直观性的一种方法

提出了根据物体的形状特征,确定其投影方向的方法,改善了物体轴测图的直观性,以便在利用计算机绘图时方便地得到物体比较直观的轴测图。     

伪装涂层的偏振散射及其影响因素研究

利用多波段偏振CCD相机在光学与红外波段测试伪装涂层的偏振散射特征,并提取其中的偏振信息,研究了测试条件对涂层材料散射偏振度的影响.结果表明,测试过程中的光照条件与探测波段对涂层散射偏振度的影响很大.涂层对入射光的散射作用可以分为面散射和体散射两部分.面散射使偏振度增大而体散射具有消偏振的作用;光线垂直入射时,体散射起主要作用,涂层具有较小的偏振度;随着入射角的增大,面散射在散射光中的比例也逐渐增大,成为涂层偏振度的主要影响因素.研究发现在偏振遥感中利用合适的角度和波段进行探测对复杂背景中伪装目标的识别具有重要意义.     

光电分选的光电检测试验

本文主要介绍利用物体对可见光的漫反射特性进行的光电检测试验。通过实例,介绍了寻找最优光电检测条件和预测光电检测效果的方法。对反射率光谱特性的测定,也作了一定的介绍。     

基于偏振技术的水下探测器光学系统设计

为了实现探测水下物体并区分材质的需求,研制了一套水下激光偏振探测设备,并设计出光学系统。偏振度是通过光学方法区分物体材质的重要参数之一,只要已知被测物体反射光的Stokes矢量,就可以求出偏振度。光学系统中共有两种方法来实现对Stokes矢量的测量:在焦面放置光电二极管直接测光强,或者放置CCD成像,通过分析图像灰度值得出光强信息。结合技术指标,在Zemax软件中运用小像差互补原理,优化设计了具有良好成像质量的光学系统。设计结果为焦距109.9mm,视场为5.2°,F数达到2.1,满足光学系统指标要求并且可以实现高精度的测量。系统仅使用5片球面透镜,结构简单紧凑,易于加工制造。将该光学设备加工出来,进行了简单的实验,证明了该光学系统的可行性。     

视觉原理及图象数字化表达

建立了简单的视觉模型,确定了物体表面的几何形状,光源的投射方向和强度,物体表面的反射特性等与灰度分布间的关系,描述了数字图象采集,量化及其基本表示方法。     

空间目标的可见光散射特性建模与仿真研究

提出了一种计算目标散射特性的方法．利用辐射理论建立了太阳辐射和地球及其大气反射光辐射的数学模型．采用Davies双向反射分布函数,计算了卫星目标的漫反射,通过仿真实验分析了空间目标在可见光波段的光谱辐照度与入射角、反射角和波长的关系．确定了卫星辐照度最大时的反射角为39．28°．     

一种基于边缘和形状特征的教师目标识别算法

运用计算机视觉技术识别教师位置来控制云台转动和切换摄像机焦距是提高精品课程录像质量的重要手段之一,本文提出了一种基于边缘和形状特征的教师目标识别算法,算法定义了形状描述因子,在边缘检测的基础上进行连通域标记,分别计算每一个连通域的形状描述因子,根据目标和背景形状因子的差异得出目标的位置.实验结果表明:这种方法克服了光照、屏幕闪烁等因素的影响,且不依赖目标的帧间差异,能够精确检测出教师的位置.     

线偏振光反射时的偏振态分析

激光是一种目前广泛使用的优质光源，而激光基本上是线偏振光，因此研究线偏振光反射时的偏振态便显得十分重要．利用菲涅尔公式讨论了几种不同界面上线偏振光反射时的偏振态，分析了振动方位角的变化情况．     

线偏振光反射时的偏振态分析

激光是一种目前广泛使用的优质光源,而激光基本上是线偏振光,因此研究线偏振光反射时的偏振态便显得十分重要.利用菲涅尔公式讨论了几种不同界面上线偏振光反射时的偏振态,分析了振动方位角的变化情况.     

光学振镜转角与扫描角度变化关系的研究

为降低或消除扫描光束光强变化对反射率测试影响,利用光学扫描振镜提供扫描光路.对扫描光路几何关系进行理论推导得出扫描角度与振镜转角及初始入射角的函数关系,利用Matlab对函数进行分析计算,计算结果数据表明:初始入射角不为零时,振镜转角小于10°时扫描角度随振镜转角线性变化,线性度可达到1%且振镜转角越小线性度越好.扫描光束线性度越好光束光强变化越小,对镜面反射率测试的影响越小.     

基于角锥棱镜的反射式位相延迟系统

针对传统应用于投影系统的线偏振光源中消色差位相延迟器件的制作成本较高的问题,设计了角锥棱镜（corner-cube-reflector）反射式位相延迟系统.利用射线追踪理论分析了当一束线偏振光以不同偏振方位角和不同入射角入射至角锥棱镜后,经过三次全内反射后反方向出射光的偏振特性.使用旋转坐标进行解析,按不同反射顺序、经不同反射面时出射光的琼斯矩阵表达式,计算出不同入射条件下的出射椭圆偏振光的状态参数,得到了出射光偏振状态相对入射光偏振方位角和入射角的变化规律,采用斯托克斯参量法进行了实验验证,得到了最优入射方位角为（-15°,＋15°）,偏振方位角为（-63°,-52°）.     

金属颗粒的光散射模拟

以Mie理论为基础,用数值计算方法分析了金属球型颗粒的光散射特性,给出了金属颗粒对平行入射光的散射强度函数和散射偏振度的数值计算方法。利用Matlab软件模拟得到了散射光强度函数和偏振度随散射角和尺度参量变化的三维图。模拟结果表明:偏振峰个数随尺度参量的增大而增多,偏振峰之间的距离随尺度参量的增大而缩小。这种变化趋势可以作为检测金属颗粒粒径的理论依据。     

开口谐振环结构负折射率材料对电磁波偏振特性的影响研究

电磁波在经过负折射率材料以后,偏振状态会有所改变.对开口谐振环电磁响应特性了解的基础上,采用时域有限积分方法,分别研究了方形、六边形和圆形开口谐振环负折射率材料在不同频率处以及斜入射时对电磁波偏振特性的影响.仿真结果表明,不同的结构、频率和入射角度,电磁波偏振翻转的程度有所不同.研究结果可为电磁波偏振状态的调控提供一定的理论依据和借鉴.     

光栅衍射实验问题之探讨

应用光栅方程测量光波波长,若入射光不垂直光栅平面入射而引入误差,导出了斜射的角度与误差的定量关系,从而对实验测量数据的取舍提供了理论依据.     

Restoring Polarization Angle Map for High-Fidelity Underwater Imaging

Obtaining polarization information enables researchers to enhance underwater imaging quality by removing backscattering effect and to distinguish targets of different materials. However, due to the simplified assumption of unpolarized target light, most of the existing underwater polarimetric methods lose part of the polarization information, resulting in degraded imaging quality. In this work, a novel underwater polarimetric method is reported, which obtains the angle of polarization (AOP) map to improve imaging quality. Specifically, the Stokes vectors were exploited to remove the backscattering effect by obtaining two pairs of orthogonal polarization sub-images of the underwater scene. The target reflected light and the angle between the polarization directions of the target reflected light and the backscattered light were computed through the two groups of the orthogonal polarized sub-images. The AOP map of the target light could be derived from the Stokes vectors. Then, the transmission map of the target light was estimated by using the non-local color priorly combined with the properties of light propagating underwater. Experiments show that the reported technique enables distinguishing different targets when the colors are similar. The quantitative metrics validate that the reported technique produces state-of-the-art performance for underwater imaging.     

用于地面坡度测量的极化SAR方位角近似估计方法

为了解决求解极化方位角经典方法计算量大的缺点，在分析了极化方位角与地面散射回波功率关系的基础上，提出了极化方位角近似估计方法，并进行了计算机仿真．通过与全局搜索法、极化响应法比较的结果表明，近似估计算法计算量大幅减少且不降低结果精度．     

织物光译仪的研制

介绍一种二次元变角光度仪。该仪器由光电转换、角度变更和微机处理系统三个部分组成。光电接收器件为一硅光电池，入射光为平行光束，入射角的定位采用手调方式，接收角的变更由步进电机来完成，步进电机的控制、数据的采集和处理均由微机来完成。实际测试取得了与日本同类仪器一致的结果。