【摘 要】
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作为地球重要的自然属性之一,全天域大气偏振模式的分布形态中蕴含着丰富的目标信息。通过对大气偏振模式的显著特征进行分析、演算和建模,可以充分获取太阳方位、环境参数和目标特性等信息,在仿生偏振光导航、偏振遥感探测、偏振成像和大气光学特性分析等诸多领域具有广泛的应用前景。本文基于大气Rayleigh散射理论,对大气偏振模式的偏振角和偏振度的变化特征进行了建模、分析研究。本文提出了一种利用偏振角特性的大气
【基金项目】
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合肥工业大学“图像信息处理研究室”承担的国家自然科学基金项目:大气偏振模式的罗盘特征解析与建模方法研究（No:61571177）；
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作为地球重要的自然属性之一,全天域大气偏振模式的分布形态中蕴含着丰富的目标信息。通过对大气偏振模式的显著特征进行分析、演算和建模,可以充分获取太阳方位、环境参数和目标特性等信息,在仿生偏振光导航、偏振遥感探测、偏振成像和大气光学特性分析等诸多领域具有广泛的应用前景。本文基于大气Rayleigh散射理论,对大气偏振模式的偏振角和偏振度的变化特征进行了建模、分析研究。本文提出了一种利用偏振角特性的大气偏振模式中性点检测方法,实现了晴朗天气和遮挡情况下的中性点位置检测。本文建立了关于偏振度特征分布的等偏振度模型,验证了大气偏振模式的分布特性,并且实现了对实测大气偏振模式的偏振度的解析表征。主要内容包括:（1）针对大气偏振模式的偏振度分布形态容易受到环境因素影响的问题,本文提出了一种利用大气偏振模式的偏振角特性的中性点检测方法。本文通过实测实验数据,对比研究了大气偏振模式的中性点在偏振度图像和偏振角图像中的分布特点。以Rayleigh散射理论为基础,从大气偏振模式的偏振角特性角度定义了中性点,并且建立了关于偏振角分布特征的中性点模型,实测实验结果验证了本文提出的中性点检测方法的有效性。（2）为了建立理想天气环境下的可解析的大气偏振模式的偏振度特征模型,在Rayleigh散射理论的基础上,对大气偏振模式的偏振度分布形态进行了特征提取,利用三维空间坐标转化关系,建立了大气偏振模式的偏振度特征模型。并且对理想情况下的大气偏振模式的对称性、太阳位置特征和偏振度形态变化特征进行了分析验证。（3）针对偏振角和偏振度特征模型进行了实测实验和结果分析。首先在晴朗天气情况下和遮挡情况下分别利用偏振角分布特征方法和偏振度椭圆拟合方法对中性点位置进行检测和对比分析。连续时间内不同时刻的实验结果表明,与偏振度椭圆拟合相比,该方法检测精度基本相同,但鲁棒性较好。然后利用本文建立的偏振度特征模型对实测大气偏振模式偏振度分布形态进行表征,并且和Rayleigh模型进行对比,验证了本文提出模型的准确性和优越性。
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