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成像光谱偏振系统实现及在地物分类中的应用

作　者: 王道荣
导　师: 潘泉；赵永强
学　校: 西北工业大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 成像光谱偏振探测 Stokes矢量 系统标定 偏振反演 地物分类
分类号: TN27
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 386次
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内容摘要


在复杂的背景中检测出感兴趣的目标，是自动目标识别领域的一个重要课题。成像光谱偏振探测能在杂乱背景下提高目标的识别率，对于人造假目标和伪装具有独特的辨别能力，同时能提高图像的对比度和清晰度。本文针对光谱偏振信息探测及其在地物分类中的应用进行了深入研究，主要贡献如下： 1．阐述了成像光谱偏振探测的基本原理和方法，搭建了一个小型成像光谱偏振探测系统。该系统利用液晶可调谐滤光片(LCTF，Liquid Crystal Tunable Filter)实现波段转换和偏振态检测；系统结构简单，性能稳定。利用该系统采集了100多组(10000多幅)光谱偏振图像，组成了一个小型光谱偏振图像库。 2．为了保证成像光谱偏振探测系统性能可靠，并确定系统输入与输出之间的定量关系，给出了相应的系统标定方法。为了尽量消除成像过程中背景杂散光以及暗电流造成的影响，给出了基于经验线性法的偏振反演方法；实验与仿真结果表明了该方法的有效性。 3．为了在地物分类中充分利用光谱偏振信息，提出了一种无监督聚类融合算法。算法首先对偏振参数进行模糊聚类，利用目标表面的偏振特性以及聚类结果分配置信指派，然后对这些置信指派进行加权融合。仿真实验表明，基于光谱偏振信息的分类结果在总分类精度和各类别分类精度指标上都优于基于光谱信息的分类结果。 4．设计开发了光谱偏振图像处理软件系统，该系统实现了光谱偏振图像的参数反演、融合、分类和评价等功能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-18
  §1.1 引言  9
  §1.2 光谱偏振探测  9-13
    §1.2.1 偏振探测理论依据  9-10
    §1.2.2 成像光谱偏振探测的发展  10-11
    §1.2.3 成像光谱偏振探测的应用  11-13
  §1.3 成像光谱偏振探系统关键技术  13-15
    §1.3.1 波段调谐  13-14
    §1.3.2 偏振态检测  14-15
    §1.3.3 偏振光谱定标  15
  §1.4 光谱偏振图像分类  15-16
  §1.5 本文工作介绍  16-18
第二章 成像光谱偏振信息探测系统构建  18-33
  §2.1 引言  18
  §2.2 偏振光的定量描述及测量  18-21
    §2.2.1 偏振光的数学描述  18-19
    §2.2.2 偏振参数的探测原理  19-21
  §2.3 典型的基于可调谐滤光片的光谱偏振探测系统  21-26
    §2.3.1 LCTF工作原理  21-22
    §2.3.2 AOTF工作原理  22-23
    §2.3.3 LCVR工作原理  23
    §2.3.4 几种典型的成像光谱偏振探测系统  23-26
  §2.4 基于LCTF的成像光谱偏振探测系统构成  26-32
    §2.4.1 成像系统构建  26-27
    §2.4.2 主要器件性能  27-29
    §2.4.3 光谱偏振图像采集实验装置  29-30
    §2.4.4 光偏振图像采集  30-32
  §2.5 本章小结  32-33
第三章 成像系统标定与偏振光谱反演  33-45
  §3.1 引言  33
  §3.2 成像光谱偏振探测系统标定  33-37
    §3.2.1 光谱谱段定标  33-34
    §3.2.2 光谱辐射定标  34-35
    §3.2.3 滤光片旋转性能  35
    §3.2.4 偏振态定标  35-37
  §3.3 基于光谱偏振图像的偏振光谱反演  37-40
    §3.3.1 常用的光谱反演方法  37-39
    §3.3.2 基于经验线性法的的偏振光谱反演  39-40
  §3.4 偏振反演实验与仿真结果  40-43
  §3.5 本章小结  43-45
第四章 基于光谱偏振图像的地物分类  45-61
  §4.1 引言  45
  §4.2 基于光谱偏振特性的物质分类分析  45-47
  §4.3 基于模糊聚类和证据理论的无监督分类  47-60
    §4.3.1 理论背景  47-51
    §4.3.2 算法描述  51-54
    §4.3.3 实验仿真结果及分析  54-57
    §4.3.4 分类精度评价  57-60
  §4.4 本章小结  60-61
第五章 光谱偏振信息处理软件  61-66
  §5.1 引言  61
  §5.2 光谱偏振信息处理软件实现  61-65
    §5.2.1 系统分析  61-63
    §5.2.2 系统实现  63
    §5.2.3 系统应用  63-65
  §5.3 本章小结  65-66
第六章 总结与展望  66-69
参考文献  69-76
发表论文  76
参与项目  76-77
致谢  77-78

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