本书从透明界面光电偏振成像理论与技术研究背景出发，全面论述透明界面辐射偏振特性和成像理论、系统构成和校正方法及典型应用。具体内容包括：光的偏振性及偏振信息的描述、透明界面的辐射偏振特性、偏振成像理论、偏振成像系统的响应非线性校正与仪器矩阵标定、透明界面的光电偏振成像检测方法、透明界面光电偏振成像技术的应用等。本书紧跟该领域的国内外发展现状和最新成果，是作者近年来在这一领域的主要研究成果的梳理和总结。
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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 透明界面光电偏振成像理论与技术研究的意义 1
1.2 光电偏振成像技术的发展 3
1.2.1 偏振成像系统的技术发展 3
1.2.2 偏振成像系统优化的相关发展 10
1.2.3 偏振成像应用相关研究进展 11
1.2.4 透明介质三维面形偏振成像测量技术及其研究现状 14
1.3 光电偏振成像的实现模式 26
1.3.1 分时偏振成像 26
1.3.2 同时偏振成像 27
1.3.3 基于偏振图像的目标场景偏振信息重构 30
参考文献 31
第2章 光的偏振性及偏振信息的描述 38
2.1 光波的偏振态 38
2.2 光波在各向同质界面上的反射和折射偏振特性 40
2.2.1 反射定律和折射定律 40
2.2.2 菲涅耳公式 42
2.2.3 反射率和透射率 45
2.2.4 影响反射率的因素 47
2.3 基于缪勒矩阵的粗糙表面偏振特性表征 48
2.3.1 粗糙表面的反/散射偏振模型 48
2.3.2 粗糙表面偏振信息的提取 57
参考文献 60
第3章 透明界面的辐射偏振特性 61
3.1 透明界面的可见光反射偏振特性 61
3.2 透明界面的红外辐射与反射偏振特性 62
3.2.1 模型概述 62
3.2.2 反射辐射偏振度 63
3.2.3 自发辐射偏振度 65
3.2.4 水面总辐射偏振度 66
3.2.5 天空辐射 67
3.2.6 水面辐射 68
3.3 海面红外偏振辐射模型 68
3.3.1 基于光线逆追迹的大尺度、高空间分辨率海面红外偏振辐射模型 69
3.3.2 基于海浪特性统计模型的海面风浪波形重构方法 69
3.3.3 Elfouhaily海浪谱 70
3.3.4 基于双尺度的大尺度、高空间分辨率的海面合成方法 71
3.3.5 偏振光线逆追迹及其加速运算方法 76
3.3.6 数值仿真与结果分析 84
3.3.7 海面耀斑红外辐射偏振特性及其抑制方法 88
参考文献 91
第4章 偏振成像理论 93
4.1 传统偏振检测理论 93
4.1.1 偏振成像的基本原理 93
4.1.2 成像系统像面的辐照度 94
4.2 大视场偏振成像理论 94
4.2.1 自然光入射 96
4.2.2 线偏振光入射 97
4.2.3 斜入射光束下偏振成像理论的实验验证 98
4.3 自然光入射下偏振成像特性 105
4.3.1 自然光入射 105
4.3.2 偏振度与入射角的关系 109
4.3.3 偏振角与入射角的关系 110
4.3.4 基于反射率的消除入射角歧义性的方法 110
4.4 非理想偏振条件下的可见光偏振成像理论 112
4.4.1 考虑偏振片消光比的缪勒矩阵 112
4.4.2 考虑偏振片主方向误差的缪勒矩阵 113
4.4.3 非理想偏振条件下的偏振成像模型 114
4.5 前置偏振片的红外偏振成像理论与方法 115
4.5.1 前置偏振片红外偏振成像系统的理想模型 116
4.5.2 前置偏振片红外偏振成像系统的修正模型 117
4.5.3 基于前置偏振片红外偏振成像系统修正模型的辐射校正方法 118
4.5.4 实际室外场景校正实验及分析 119
参考文献 122
第5章 偏振成像系统的响应非线性校正与仪器矩阵标定 124
5.1 偏振成像系统的仪器矩阵及其标定方法 124
5.1.1 四点定标方法 124
5.1.2 E-P定标法的原理 125
5.1.3 偏振成像系统的仪器矩阵标定实验 127
5.2 偏振成像系统响应的非线性校正 129
5.2.1 光电探测器的γ特性 129
5.2.2 基于探测器输出数字信号的偏振信息重构方法 130
5.2.3 考虑探测器γ特性的偏振信息重构方法 131
5.3 红外偏振辐射源及其定标方法 132
5.3.1 红外偏振辐射源的系统设计 133
5.3.2 红外偏振辐射源的数学模型 135
5.4 反射式可控红外部分偏振辐射源 138
5.4.1 一种反射式红外可控部分偏振辐射源及其测量系统 138
5.4.2 部分偏振辐射源的理论分析 139
5.4.3 反射式红外可控部分偏振辐射源实验测试与讨论 143
参考文献 146
第6章 透明界面的光电偏振成像检测方法 148
6.1 透明界面的光电偏振成像遥测方法 148
6.1.1 曲面法向量的表示方法 148
6.1.2 基于方向矢量的透明介质三维面形偏振成像测量方法 149
6.1.3 边缘视场 154
6.1.4 曲面高度重建 155
6.1.5 湖面实验 155
6.2 水面波纹的多波段光电偏振成像检测分析 159
6.2.1 模型概述 159
6.2.2 水面偏振度仿真结果与分析 163
6.2.3 水面偏振度的实验测量与模型验证 166
参考文献 168
第7章 透明界面光电偏振成像技术的应用 169
7.1 海面耀光的滤除方法 169
7.1.1 计算线偏振图像模型及其在杂波抑制中的应用 169
7.1.2 基于红外偏振信息的水面杂波抑制方法 177
7.1.3 基于时域偏振特性的水面杂波抑制方法 185
7.2 水下光电偏振成像增强技术方法 196
7.2.1 水下成像模型 196
7.2.2 基于线偏振技术的水下图像复原方法 205
7.2.3 基于残差UNet的水下缪勒矩阵图像去散射算法 217
7.3 水下运动目标海面波纹的光电偏振成像检测技术 226
7.3.1 潜艇尾迹与海面波浪 226
7.3.2 海面尾迹光学偏振成像 229
7.3.3 海面尾迹的光学（偏振）成像检测方法 239
参考文献 250
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