本书是作者团队在长期致力于目标偏振特性与成像探测技术研究的基础上，广泛吸纳了近年来国内外相关领域的最新成果撰写而成。全书基于偏振探测理论研究，围绕目标偏振特性的表征、测量、分析与应用，重点开展了偏振特性数据测量、偏振特性数据处理与典型目标检测应用等研究，并通过多场景验证，凸显了偏振探测技术在复杂环境下的独特优势。

本书体系完整、内容翔实，注重理论、技术与应用的紧密结合，可作为偏振光学、光电探测、目标特性等领域科研人员的参考书，也可作为高等院校光学工程、光电信息及相关专业的高年级本科生与研究生教材。

目录

第 1 章 偏振探测基础理论

1.1 光的偏振

1.2 偏振表征

1.2.1 斯托克斯矢量和穆勒矩阵

1.2.2 琼斯矢量和琼斯矩阵

1.2.3 穆勒矩阵和琼斯矩阵的区别与联系

1.2.4 庞加莱球

1.3 偏振光和物质的相互作用

1.3.1 偏振光调制

1.3.2 偏振光的反射和透射

第 2 章 偏振特性及其测量

2.1 偏振特性

2.1.1 偏振光特性

2.1.2 目标偏振特性

2.2 穆勒矩阵测量

2.2.1 测量原理

2.2.2 测量系统

2.3 偏振双向反射分布函数测量

2.3.1 测量原理

2.3.2 测量系统

2.4 斯托克斯矢量测量

2.4.1 测量原理

2.4.2 测量方法

第 3 章 偏振成像测量系统

3.1 基于分焦平面的偏振成像测量系统

3.1.1 系统原理与组成

3.1.2 分焦平面偏振成像分辨率复原技术

3.1.3 分焦平面偏振成像消光比提升技术

3.1.4 系统试验

3.2 高光谱偏振成像测量系统

3.2.1 系统原理与组成

3.2.2 基于可调谐滤光器的分谱原理

3.2.3 基于可调谐滤光器的高光谱偏振成像原理

3.2.4 高光谱偏振成像测量系统发展现状

3.2.5 高光谱全偏振成像测量系统

3.3 基于空间调制的全偏振成像测量系统

3.3.1 系统原理与组成

3.3.2 基于空间调制全偏振成像的解调优化算法

3.3.3 系统设计

3.3.4 系统试验

第 4 章 目标偏振特性分析

4.1 目标偏振特性分析方法

4.2 无人机偏振特性分析

4.2.1 无人机材料偏振特性分析

4.2.2 无人机偏振特性分析

4.3 轨条砦偏振特性分析

4.3.1 轨条砦材料偏振特性分析

4.3.2 滩涂背景轨条砦偏振特性分析

4.4 舰船偏振特性分析

4.4.1 舰船材料偏振特性分析

4.4.2 水雾环境舰船偏振特性分析

4.5 伪装目标偏振特性分析

4.5.1 伪装材料偏振特性分析

4.5.2 草地背景伪装目标偏振特性分析

第 5 章 基于偏振特性的目标探测

5.1 基于偏振特性的雾天图像复原

5.1.1 雾天图像复原研究背景

5.1.2 雾天偏振图像的目标信息复原

5.1.3 雾天偏振图像散射模糊复原

5.2 基于偏振特性的舰船目标探测

5.2.1 舰船目标检测研究背景

5.2.2 基于偏振特性的舰船目标图像融合增强

5.2.3 基于偏振图像的舰船目标视觉显著性探测

5.3 基于偏振特性的地面伪装目标探测

5.3.1 地面伪装目标探测研究背景

5.3.2 基于偏振特性与分形理论的地面伪装目标探测

5.3.3 基于深度偏振特征双流融合的伪装目标探测

5.4 基于偏振特性的低空无人机目标探测

5.4.1 无人机目标检测研究背景

5.4.2 基于偏振特性滤波与加权局部自适应分割的单帧探测

5.4.3 基于偏振信息解析的连续帧探测

参考文献

前言

光谱段电磁波的极化称为偏振，不同物体材质电特性、表面粗糙度等不同会产生偏振特性的差异，因此作为一种本征属性，偏振成为目标探测与识别研究关注的重要信息来源之一，偏振特性表征、测量与反演研究近年来日益受到国内外科研人员的重视。偏振信息是多维参量的矢量，具有方向敏感性特点，有助于目标表面状态、结构特征和材料类型等目标固有性质的反演，并可为雾霾不良探测条件下的散射干扰抑制提供可用信息。因此，利用光学偏振特性可以降低散射传输介质影响、提高目标与背景对比度、揭示伪装等低可探测性目标，为目标的探测、解译、识别提供更多依据，为解决复杂成像条件下 “看不清”“辨不明”“探不远” 等难题提供了新途径。

本书基于作者研究团队多年的研究成果，详细介绍了偏振探测基础理论、偏振特性测量方法及系统，目标偏振特性分析及典型应用。全书共分为 5 章。第 1 章介绍了光的偏振及其表征、偏振光和物质的相互作用等基础知识，第 2 章介绍了目标偏振特性表征方法，以及穆勒矩阵、偏振双向反射分布函数、斯托克斯矢量测量原理和方法，第 3 章介绍了分焦平面同时成像、高光谱偏振成像、空间调制全偏振成像等偏振特性测量系统，第 4 章介绍了目标偏振特性分析方法，并给出了典型目标偏振特性分析实例，第 5 章介绍了基于偏振特性的图像复原及典型目标探测应用实例。研究工作得到了多项国家自然科学基金、装备预研课题资助，除作者外，贾镕、黄启恒、祖鸿宇等人参与了资料整理和部分章节编写，参加课题研究的还有薛模根、黄勤超、王勇、刘晓、杨钒、朱虹、尹璋堃、王欢庆等教师，以及王小龙、王孙晨、尹成亮、王荣昌等研究生，书中还引用了相关的研究文献。在此，向参与研究和编写工作的同志，以及引用文献的作者一并表示衷心的感谢。

本书编写过程中，得到了《极化成像与识别技术》丛书主编王雪松教授、国防科技大学张焱研究员的有力指导，国防工业出版社对本书出版给予了热情的支持，对此表示诚挚的感谢。书中有不妥之处，敬请读者批评指正。

作者2025 年 9 月于合肥ⅩⅢ