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基于偏振信息的水体障碍物检测机理研究

作　者: 秦玲
导　师: 王志明
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 偏振特征水体障碍物检测大气散射水面反射
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
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内容摘要

在复杂环境中,导航能力对于鸟类、动物、空中飞行器和地面机器人来说至关重要。野外机器人工作环境比较恶劣,如何准确识别障碍物并成功避障是目前研究的重点。各种类型的水体是一种最为常见的野外障碍类型,是野外障碍物检测的关键点之一。利用偏振信息对目标进行检测,尤其在复杂的场景条件下,具有一些传统方法所不具备的优势。大多情况下,偏振数据及影像图能较好的完成目标识别任务。论文主旨是利用偏振信息辅助野外机器人对水体障碍物进行检测。首先,概述了偏振的基本理论以及偏振参数的测量原理；其次,根据前人总结的大气散射辐射偏振理论和天空中的偏振分布规律,在太阳高度角一定的条件下,测得了同一位置三个观测平面内天空光的偏振信息,总结了大地表面附近部分偏振光的偏振度和偏振方位角随观测方位角的变化规律；通过实验具体研究了大地近表面部分偏振光(偏振度较小)经平静水面反射后的偏振特性及光学特性,总结得出水面反射光的偏振特性：与周围草丛、树木、岩石相比,水体表面反射光的偏振度最大,偏振相位具有更高的相似性；研究了基于偏振信息的水体障碍物检测方法,构建了实验测试系统；根据基于偏振信息的水体障碍物检测原理,提出了相应的检测算法：基于不连续性-相似性图分析的图像分割方法；最后,通过实验验证了该算法的有效性,实现了应用偏振信息进行水体检测。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题研究的意义及应用前景  7-8
  1.2 偏振探测技术的国内外发展概况  8-10
    1.2.1 国外发展概况  8-9
    1.2.2 国内研究概况  9-10
  1.3 偏振成像探测技术的应用  10-11
  1.4 本论文的主要研究内容  11-12
2 偏振光的描述及其测量  12-20
  2.1 偏振光的基本概念及分类  12
  2.2 偏振光的描述  12-17
    2.2.1 电矢分量法  12-13
    2.2.2 Jones矢量法  13-15
    2.2.3 Stokes矢量法  15-16
    2.2.4 Pioncare法  16-17
  2.3 偏振参量测量的基本原理  17-19
  2.4 本章小结  19-20
3 大气散射及天空偏振分布的定量研究  20-29
  3.1 大气散射理论简介  20-21
  3.2 大气散射辐射偏振机理分析  21-22
  3.3 天空偏振分布的定量研究  22-28
    3.3.1 实验原理  22-24
    3.3.2 实验结果及分析  24-28
  3.4 本章小结  28-29
4 水面反射光的偏振特性  29-42
  4.1 水面反射的光学特征  29
  4.2 水面反射光的偏振特性分析  29-33
    4.2.1 水面偏振反射存在性分析  29-31
    4.2.2 水面偏振反射特征  31-33
  4.3 实验研究  33-41
    4.3.1 实验原理  33-34
    4.3.2 实验结果及分析  34-41
  4.4 本章小结  41-42
5 基于偏振信息的水体障碍物检测  42-62
  5.1 基于偏振信息的水体障碍物检测原理  42
  5.2 基于偏振信息的水体障碍物检测系统  42-43
  5.3 基于偏振信息的水体障碍物检测算法  43-57
    5.3.1 图像分割  44-51
    5.3.2 基于偏振信息的水体障碍物检测算法  51-57
  5.4 实验结果与分析  57-61
  5.5 本章小结  61-62
6 结论与展望  62-64
  6.1 结论  62-63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68

基于偏振信息的水体障碍物检测机理研究

内容摘要

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