● 摘要
偏振是光辐射传播的固有特性之一，偏振成像探测技术通过获取目标反射或发射辐射的偏振信息，与基于光辐射强度及其光谱分布的传统几何光学成像和光谱成像探测技术结合，可以进一步丰富目标探测的信息量，在天文观测、生物医学和目标检测等方面具有重要作用。本论文在研究偏振成像探测原理的基础上，分别开展了基于偏振态图像的信息提取及其偏振特征融合处理方法研究，以及多光谱图像与偏振图像融合处理方法研究，设计和实现偏振图像融合算法并进行计算机仿真验证和效果评价，将算法应用于实际偏振探测获取的偏振图像进行方法验证并进行优化。
首先，在研究偏振探测原理的基础上，搭建了一个偏振成像探测实验装置，利用该系统采集了偏振图像，对不同条件下获取的多种目标偏振图像进行对比分析，表明利用偏振信息能够提高目标的检测性能。其次，根据偏振参量图像所包含信息的特征，针对偏振全色图像提出了基于非负矩阵分解（NMF）和脉冲耦合神经网络（PCNN）的偏振图像融合算法，并将其融合图像与小波方法，拉普拉斯金字塔（LP）方法和脉冲耦合神经网络方法得到的融合图像从视觉效果和客观指标两方面进行了比较，发现该方法有效的提高了图像的对比度和清晰度。然后，针对多波段图像，提出了基于非负矩阵分解的伪彩色图像融合，并将其融合图像与基于小波变换的融合方法进行了视觉效果和客观指标的比较，发现该方法融合得到的伪彩色图像融合更加自然，符合人的视觉习惯，并且体现出了目标的细节特征及材料特征，效果更加明显。最后，探索了偏振图像与多光谱图像的融合，取得了一定的效果。