偏振-成像-光谱整理

一、偏振探测原理在介质中传输的光，与介质发生相互作用后，其偏振状态的斯托克斯参数或琼斯矩阵会发生变化，改变的程度与介质的物理特性（如其介质特性、结构特征、粗糙度、水分含量、观察角、辐照度等条件）密切相关。利用光（主要为偏振光）来照射被测物质，经被测物与偏振光的相互作用后偏振光的偏振信息将按规律产生相应的变化，通过检测这种偏振信息的变化来实现测量该被测物的属性，是偏振探测的物理基础。偏振光的检测是偏振光的应用和偏振探测的一个重要问题，偏振光的检测主要包括偏振光的强度、相位、和取向三个参量的定性分析和定量测量，其基本方法是把上述三个参量的测量转化为光强的测量。二、偏振探测与雷达探测的对比在目标识别应用上,与主动雷达扫描方式不同,偏振成像设备体积小、功耗低,探测对象是物体主动发射或反射的电磁波中的偏振部分,便于自身隐蔽。三、偏振探测与传统成像的对比在传统的图像处理、分析过程中所使用的技术都是基于光的强度特征和波长特征所提供的信息,这使现有的图像处理、分析以及理解算法很复杂,并且只能对图像中目标的轮廓、类别等做一些初步的分析和理解[5];而偏振图像有其自己统一简单的算法[6],其结果在图像目视效果方面明显。偏振探测的特点（相对于普通成像技术）：①偏振探测有助于辨别具有不同质地的目标;②偏振图像与光强度图像相比,对比度提高;③偏振图像对置于在背景之上物体的边缘增强效果明显;④偏振图像与波段有依赖关系;⑤偏振度与物体表面粗糙度、观测角等依赖关系较四、多光谱技术物质的化学组成或结构的不同,导致它们的能带结构以及转动、振动能级不同,其结果使它们的发射光谱、反射光谱、荧光光谱或拉曼光谱也会不同。因此,可通过探测空间光谱分布来探测物质及其在空间上的分布特性。这种技术称为多光谱技术,它建立在能带理论基础之上,其技术基础是光谱分辨和光谱探测技术。目前多光谱技术有两种不同的含义[1]:一是利用物体的发光或反射光特性,通过光谱分辨技术获取物体的特征光谱信息,来识别物体;二是利用光与物质的相互作用使光发生某种变化,并探测光的变化来获取物质的有关特征信息。后一种多光谱技术所探测的光的变化可能是光谱的变化,或是光强度、偏振等参量的变化。我国的偏振探测技术起步较晚,其仪器主要有中科院长春光机所偏振光的三维测量仪器;中科院安光所地面偏振成像光谱仪器样机,可调波段偏振CCD相机;安徽光机所还研制了一种新型偏振辐射计[3]。此外,还有中科院上海技物所研制的一台6通道全偏振态遥感仪原理性样机[4]。偏振成像探测技术作为近年来发展起来的新型要干探测技术，与传统光学和辐射度学探测技术相比，可以获取目标光学辐射的偏振强度值、偏振度、偏振角、偏振椭率和辐射率等参数，大大的增加了被探测目标的信息量。偏振遥感成像技术具有以下优势：1.可同时获取地面目标的偏振太和辐射强度两种信息；2.能敏锐地探测到由目标的表面粗糙度、边缘和纹理等属性特征引起的偏振态变化；3.能探测到一些发射率较低的按目标和处于其他物体阴影下的目标；4.能揭露一些传统的防光学探测的伪装目标。目前军用目标的伪装手段主要依靠涂覆在表面的伪装涂料和伪装网、伪装遮障等器材,在可见光和近红外波段模拟植被、土壤等背景的反射光谱,以对抗光谱特征侦察。但是在偏振光遥感中,具有相同反射光谱的目标可能有很大的偏振状态差异。振度图像能分辨普通图像难以分辨的颜色和反射率相近的物体,显示了偏振度图像的优势。