半透明介质中偏振辐射传输与成像特性

摘要

由于光的偏振特性中包含了丰富的可以反映传输介质或探测目标性质的信息，国防领域、气象领域、水下探测、医学领域等越来越多的领域应用到光的偏振特性，如何更好的利用光的偏振特性，或凸显目标，或获得目标的偏振物性等问题，吸引了越来越多的学者加入了研究光偏振特性的行列。
　　本文以偏振探测成像为应用背景，结合光热辐射与物质的作用过程，建立了矢量辐射传输的蒙特卡洛法数值模型，分析了光线在散射、反射、折射等过程中标量传输与矢量传输特性的异同点，编制了相应了仿真程序，与文献结果对比验证了所建立模型和算法的可靠性。
　　采用建立的数值算法重点研究了光在半透明介质传输的偏振特性，分析了介质光学厚度、介质表面类型、表面粗糙度、入射角等参数对光传输偏振特性的影响，结合建立的粗糙固体表面的pBRDF模型实现了飞机目标的偏振成像仿真，获得了斯托克斯矢量、偏振度和偏振角等参数对成像仿真的影响规律。
　　为了获得材料的偏振物性，基于旋转波片法原理搭建了材料Mueller矩阵的测量装置，测量了半透明介质的透射Mueller矩阵与标准玻璃物性数据和数值分析结果对比界定了测量装置的误差。采用金属、大理石、塑料与玻璃等材质构建了虚拟目标场景，获得了目标场景的融合图像，分析了材料类型对偏振探测成像的影响，研究结果对偏振探测成像技术有重要的理论意义和参考价值。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 矢量辐射传输的蒙特卡洛法模型

2.1 引言

2.2 描述偏振的物理量

2.3 蒙特卡洛法的光线矢量传输模型

2.4 Stokes矢量的统计

2.5 本章小结

第3章 半透明介质中矢量辐射传输模拟

3.1 引言

3.2 双层介质模型及验证

3.3 光学厚度对Stokes矢量的影响

3.4 粗糙海面的偏振特性分析

3.5 固体偏振传输特性模型

3.6 模拟飞机模型的偏振成像

3.7 本章小结

第4章 材料偏振特性测量与成像特性

4.1 引言

4.2 材料Mueller矩阵的实验测量系统

4.3 实验测量

4.4 偏振成像探测实验

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢