散射光场信息的获取和解译，尤其是散射光场中偏振信息的获取、传递和解译是近年来国内外研究的热点之一，其所携带的独立于强度、相位和频谱的独立特性，使其在诸多领域都具有极高的应用价值。本书首次系统地从散射光场中偏振特性的产生、传输和利用全链路地进行全面分析和描述，同时也分析了散射光场中偏振信息提取和利用时应考虑的主要影响因素。
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“偏振成像探测技术学术丛书”序
前言
第1章 绪论 1
1.1 光场的偏振特性 1
1.2 光场偏振成像的研究意义 3
1.2.1 透大气雾霾成像 4
1.2.2 水下成像 5
1.2.3 三维成像 6
1.3 小结 7
参考文献 8
第2章 散射光场的偏振特性 9
2.1 什么是偏振 9
2.1.1 偏振光的物理意义 9
2.1.2 偏振光的数学表示 13
2.2 散射光的偏振特性 18
2.2.1 入射光对散射光偏振态的影响 18
2.2.2 光波长对后向散射光偏振态的影响 20
2.3 散射介质的偏振特性 22
2.3.1 液体介质散射的偏振特性 22
2.3.2 气溶胶散射的偏振特性 25
2.4 散斑的偏振特性 29
2.4.1 部分偏振散斑 29
2.4.2 利用散斑对比度追踪偏振旋转 33
2.4.3 基于随机偏振向量和的偏振散斑 34
2.4.4 照明散斑计算强度与偏振信息 39
2.4.5 计算散斑场的偏振特性 40
2.4.6 宽谱散斑场的偏振特性 43
2.5 散射偏振特性的应用 49
2.6 小结 52
参考文献 53
第3章 偏振透雾霾成像 55
3.1 光波粒子散射原理 55
3.1.1 瑞利散射模型 55
3.1.2 米氏散射模型 57
3.2 大气偏振模式的形成 61
3.3 偏振透雾霾成像技术 62
3.3.1 偏振透雾霾成像模型 62
3.3.2 经典去雾算法 64
3.4 图像的多尺度分解 69
3.5 多尺度偏振成像透雾霾技术 71
3.5.1 多尺度偏振成像透雾霾算法描述 71
3.5.2 低频透雾霾算法研究 72
3.5.3 高频细节信息增强处理算法 77
3.5.4 多尺度偏振成像透雾霾成像 78
3.6 基于偏振角特征参量估算的偏振去雾技术 83
3.6.1 基于偏振角特征参量估算的偏振去雾算法描述 83
3.6.2 基于偏振角估算优化方法 94
3.7 基于可见光与近红外融合的偏振去雾方法研究 96
3.7.1 融合去雾方法简介 97
3.7.2 可见光与近红外融合的偏振去雾方法研究 98
3.7.3 偏振去雾实验研究 101
3.8 小结 109
参考文献 109
第4章 水下光波的偏振特性 111
4.1 光波在水中的传输 111
4.1.1 水体对光的吸收作用 111
4.1.2 水体对光波的散射作用 114
4.2 偏振光的水中传输特性 117
4.2.1 自然水体中典型粒子对偏振光的影响 120
4.2.2 不同波长散射介质后向散射光偏振度特性 122
4.3 被动水下偏振成像 126
4.3.1 基于偏振信息的散射光去除技术 126
4.3.2 高保真图像复原技术 130
4.4 主动水下偏振成像技术 135
4.4.1 主动水下偏振成像模型 135
4.4.2 多尺度水下偏振成像方法 138
4.4.3 高浑浊度水体清晰化成像 144
4.4.4 基于偏振度特征参量估算的水下成像方法 149
4.5 基于图像相关性的偏振图像获取技术 153
4.6 基于目标结构和特征的水下偏振成像技术 158
4.6.1 基于深度学习的水下偏振成像技术 158
4.6.2 基于稀疏低秩特性的水下非均匀光场偏振成像技术 163
4.7 基于非均匀散射光场的水下偏振成像技术 168
4.7.1 非均匀散射光场中目标偏振特性分析模型 168
4.7.2 后向散射光偏振特性分析及其估计 171
4.7.3 基于独立成分分析的目标信息估计 173
4.8 小结 179参考文献 179
第5章 基于缪勒矩阵的水下清晰化成像 182
5.1 传统水下偏振清晰成像的困境 182
5.2 缪勒矩阵及其应用 183
5.2.1 斯托克斯矢量和缪勒矩阵 183
5.2.2 缪勒矩阵的测量方法 184
5.2.3 缪勒矩阵的分解 185
5.3 缪勒矩阵与水下清晰成像 192
5.3.1 水下人造目标的退偏特性 192
5.3.2 基于缪勒矩阵的水下清晰成像方法概述 193
5.4 小结 196
参考文献 197
第6章 针对透明目标的偏振三维成像 199
6.1 三维成像的特点 199
6.2 光滑目标反射光偏振特性与表面反射角 200
6.2.1 镜面反射光成分分析 202
6.2.2 漫反射光成分分析 203
6.2.3 目标反射光偏振特性 205
6.3 透明目标的偏振三维成像 209
6.3.1 透明目标的偏振三维成像基本原理 209
6.3.2 旋转测量法消除入射角不确定性 210
6.3.3 可见光、红外双波段测量方法 212
6.3.4 主动照明法消除入射面方位角不确定性 215
6.3.5 多视角观测方法消除入射面方位角不确定性 217
6.3.6 利用阴影恢复法消除入射面方位角不确定性 219
6.4 小结 220
参考文献 221
第7章 基于漫反射的偏振三维成像 223
7.1 朗伯体目标的偏振三维成像原理 223
7.1.1 朗伯体目标反射光偏振特性 223
7.1.2 朗伯体目标反射光相位的求解方法 224
7.1.3 朗伯体目标表面反射角求解方法 226
7.1.4 朗伯体目标表面重建算法 227
7.1.5 融合粗糙深度信息的低纹理物体偏振三维重建方法 229
7.1.6 结合“粗深度图”的物体偏振三维重建方法 233
7.2 非理想朗伯体目标的偏振三维成像 236
7.2.1 基于散射信息校正的单目偏振三维成像 236
7.2.2 镜面反射漫反射分离方法 238
7.3 非均匀反射表面的近红外单目偏振三维成像 244
7.3.1 近红外波段三维偏振成像模型 244
7.3.2 三维重建结果与分析 246
7.4 复杂非理想朗伯体目标表面的偏振三维成像 249
7.4.1 卷积神经网络 249
7.4.2 偏振三维成像结果多值性问题校正与重建 251
7.5 小结 253
参考文献 254
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