1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
红外偏振成像系统快速发展且应用广泛，但评估其性能的成像系统性能模型发展不足。迫切需要能够与先进的偏振成像系统相匹配的性能模型。利用深度学习网络的训练过程与人脑提取认知信息过程的相似性，本文首次将深度学习方法引入系统性能模型领域，提出了一种基于二维图像的可自动评估系统性能的红外偏振成像系统性能模型。该模型主要包含两个主要模块：退化模块、性能感知模块。在评估一个新的系统时，需要输入高质量的原始图像，并根据系统的硬件参数量身定制成像系统退化模块，退化完成后输入性能感知模块，从而得到最终的目标获取性能。为验证模型有效性，本文基于红外辐射理论自建了面向海面场景的红外偏振数据集，训练网络并进行测试。应用该模型对红外偏振成像系统的性能进行评估，评估结果与主观感知具有较好的一致性。
红外偏振成像 性能模型 深度学习 海面场景数据集 infrared polarization imaging, performance model,
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点实验室，陕西 西安 710025
针对金属多涂层目标在复杂环境下的红外偏振特性难题，提出了多涂层目标的表面辐射传输模型。根据红外辐射的特点，将探测器接收的红外辐射强度分为目标自发辐射强度和反射环境的红外辐射强度，其中自发辐射强度的求解根据能量守恒定律和菲涅耳反射定律，反射辐射强度根据能量守恒定律、菲涅耳反射定律和基于P-G模型的目标偏振双向反射率进行计算，并据此推导了目标表面的偏振双向反射方程，求解了多层涂层靶体的光学传输模型。依据热辐射环境下目标红外偏振特性模型，分别研究了涂层数量和环境热辐射强度比对多层涂层目标红外偏振特性的影响。仿真结果与实验结果接近，证明所提传输模型具有较好的拟合能力。
探测器 红外偏振成像 偏振特性 多层涂层 辐射传输 透射模型 光学学报
2023, 43(22): 2204001
1 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津
2 空军装备部驻北京地区军事代表局天津地区第三军事代表室，天津
基于四通道偏振中波红外相机对不同伪装目标进行了不同偏振态特征和强度图像的采集，根据偏振方程解算出不同目标的偏振度、偏振角信息，利用多种图像融合算法获得了目标较为明显的偏振特性。通过与目标本身的红外强度图像对比可知，红外偏振图像通过不同的图像融合算法可以有效识别出采用普通红外伪装的目标。此研究对红外偏振应用于伪装目标识别研究具有重要意义。
红外偏振 伪装识别 目标探测 infrared polarization imaging camouflage identification target detection
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
针对现有的红外偏振图像伪彩色技术只能对采集到的偏振图像进行标量的、非动态的显示, 研究了基于P、S偏振态图像的红外伪彩色信号处理。将P、S偏振态图像信息经过处理后映射到RGB颜色空间, 设计了以TMS320DM642芯片作为核心处理器的伪彩色处理系统硬件电路, 完成了伪彩色信号处理系统的软件设计与调试分析。该红外偏振图像处理系统通过采集被测物体表面反射的红外偏振特性, 获得更多有用信息的同时保证了对红外偏振图像的处理速度, 对于红外目标识别及检测有参考意义。
图像处理 红外偏振成像 伪彩色处理 数字信号处理 实时处理 image processing infrared polarization imaging pseudo color transformation digital signal processing real-time processing
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，陕西西安 710025
为了开展红外偏振成像技术研究工作，本文设计搭建了一个长波红外偏振成像系统，实现了目标分时成像。提出了一种改进的基于单像元非均匀性差分图像校正方法去除冷反射，基于 Sobel边缘检测方法对图像进行配准，并对目标场景的偏振特性进行了分析。结果表明，设计搭建的系统能够获取目标场景的红外偏振信息，预处理后的图像能够满足实验需要，经过 Stokes矢量方法得到的目标场景偏振图像边缘轮廓与细节信息更加丰富。为了进一步衡量实验系统的性能，对强度图像和偏振度图像进行了融合，融合后的图像与红外强度图像相比，图像评估质量得到明显提升，验证了实验系统的可行性。该技术在未来的复杂环境下提高目标探测效率具有应用价值。
红外 偏振成像 图像增强 infrared, polarization imaging, image enhancement
红外与激光工程
2020, 49(6): 20190445
1 光学辐射重点实验室, 北京 100854
2 北京机电工程研究所, 北京 100074
3 北京空间信息中继传输技术研究中心, 北京 100094
为了提高传统分时旋型红外偏振成像的速度,设计了适用于中波红外热像仪的检偏器组件,将红外热像仪改装成中波红外偏振成像装置,用于获取目标场景的红外偏振信息。该装置通过电机以900 r/min速度匀速驱动红外偏振片旋转,采集不同偏振方向的红外强度图像。利用单像元非均匀性差分图像校正方法对红外图像中的冷反射进行扣除,利用迭代排序方式对校正后的红外强度图像进行处理,结合构建的斯托克斯矢量模型,计算连续相邻的三幅红外强度图像的红外偏振度和偏振角,保证与红外强度图像有相同的成像帧频。实验结果表明,该装置能够稳定输出待测目标的红外偏振度和偏振角图像,输出红外偏振图像的帧频为45 frame/s,满足对变化场景实时红外偏振探测的需求。
成像系统 红外偏振成像 旋转偏振片 冷反射 迭代排序方法 光学学报
2020, 40(15): 1511001
1 中国科学院 沈阳自动化研究所,辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院 光电信息处理重点实验室，辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院大学,北京100049
集成微偏振片阵列红外成像系统的偏振度图像对非均匀性高度敏感，不经非均匀校正的偏振度图像存在较大误差。为了校正微偏振片阵列红外成像的非均匀性，以入射光Stokes矢量形式，建立了光电转换基本过程的偏振像素模型，基于入射激励和辐射响应数据，分析了微偏振阵列与红外焦面联合作用下非均匀性产生机理。提出一种基于多次辐射测量的矩阵形式的非均匀性校正方法，该方法通过构造多组测量方程，求解偏振像元的增益矢量，由相邻四像元增益矢量组成超级像元的增益矩阵，结合Stokes矢量提取矩阵，逆向求解重构点的校正矩阵。实验数据表明：该方法比两点法降低非均匀性约5%~20%，有效改善红外偏振度图像质量。
红外偏振成像 微偏振片阵列 非均匀性校正 infrared polarization imaging micro-polarizer array non-uniformity calibration
北京环境特性研究所 光学辐射重点实验室, 北京 100854
通过基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型, 推导分析了物体表面红外辐射偏振传输方程的Stokes表达式, 得出物体表面红外线偏振度与表面反射率(发射率)、波长、探测角度以及波长、目标与背景辐射差异等参数的数学关系；针对环境因素对红外偏振度的影响, 开展了不同材质以及标准黑体的中、长波红外偏振成像及红外高光谱偏振成像实验, 结果表明:黑体表面的红外偏振度与波长不相关, 进而提出以标准黑体红外偏振特性作为溯源基准进行红外偏振定量处理的方法.
红外偏振成像 红外偏振特性 黑体红外偏振特性 定量分析 infrared polarization imaging infrared polarization characteristic infrared polarization characteristic of black-body quantitative analysis
