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偏振成像探测作为一种新兴的光电探测技术,在目标探测、识别及处理方面相对于传统光学探测技术有着独特的优势,而包含圆偏振分量的全偏振探测技术对于强散射介质中(如生物组织溶液、浓雾天气或水下环境等)的主动探测、手性材料中光束传输特性的研究具有重大意义。本文从经典的散射理论出发,针对圆偏振光的螺旋特性,开展了圆偏振旋性反转机理研究及圆偏振主动探测方法的研究,主要研究内容包括:(1)针对圆偏振光在介质散射传输过程中发生旋性反转的现象,从散射介质属性和单次散射角大小的角度,阐明了圆偏振光在强散射介质中发生旋性反转与保持的机理,并利用偏振蒙特卡罗方法进行建模与仿真,通过3种仿真实验验证了圆偏振后向散射光的旋性反转与保持的机理。(2)针对大气产生圆偏振V分量过小的问题,分析了粒子散射产生圆偏振的条件及理想光滑目标表面反射产生圆偏振的条件,并对不同金属表面反射的偏振特性进行仿真实验,分析了不同的入射光波长和入射光偏振态对金属表面反射的偏振特性的影响。(3)针对粒子散射与目标反射改变入射光偏振态的差异,将介质的偏振散射特性与金属表面的偏振反射特性统一用Stokes-Muller矩阵来描述,对圆偏振主动探测过程进行建模,并通过朗伯定律验证了模型正确性,最后利用VC++和OpenGL等工具设计实现了圆偏振主动探测的三维动态可视化仿真系统。(4)针对强散射介质中目标识别的问题,利用仿真系统分析了圆偏振光经过介质散射传输探测目标的可行性,提出两种不同能见度下偏振光成像的仿真方法,通过仿真手段验证了圆偏振旋性滤波能够提升目标分辨率和对比度、抑制后向散射光的原理,实现强散射环境下的偏振成像增强处理。