基于MCML的紅外偏振散射介質(zhì)傳輸特性研究.pdf

1、紅外偏振探測(cè)相比于紅外探測(cè)和可見光探測(cè)，具有辨別真?zhèn)危癸@目標(biāo)，煙霧穿透能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。然而在實(shí)際探測(cè)時(shí)，環(huán)境中煙塵霧霾等散射傳輸介質(zhì)，會(huì)造成目標(biāo)的紅外偏振特性在傳輸過程中發(fā)生改變，從而影響探測(cè)效果。并且偏振光波在散射介質(zhì)中傳播時(shí)，其偏振特性的變化具有一定的規(guī)律性，通過分析研究這種規(guī)律可以對(duì)偏振光進(jìn)行調(diào)制和變換來滿足特定的探測(cè)要求，進(jìn)行逆向偏振圖像去霧。因此本文對(duì)霧霾、煙塵環(huán)境下紅外偏振的長距離傳輸特性進(jìn)行研究，并對(duì)金屬和非金屬介質(zhì)的紅外

2、自發(fā)輻射偏振特性進(jìn)行初步分析與討論，為紅外偏振探測(cè)技術(shù)提供理論支持，所完成的主要工作包括：
　　對(duì)光的偏振特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。首先從光波的角度出發(fā)，對(duì)偏振特性的產(chǎn)生原因進(jìn)行了解釋，然后介紹了目前描述偏振特性的常用方法，最后對(duì)紅外電磁波的單粒子米氏散射進(jìn)行了分析。
　　以蒙特卡洛隨機(jī)統(tǒng)計(jì)理論為理論基礎(chǔ)，對(duì)算法的每一步做詳細(xì)的闡述。并在該算法基礎(chǔ)上，建立了霧霾煙塵環(huán)境中紅外偏振光散射模型，分別仿真了兩種散射粒子，在兩種粒子直徑

3、和五種濃度條件下，遠(yuǎn)紅外波段（8?m~12?m）四種不同偏振態(tài)入射光經(jīng)過多次米氏散射后的偏振狀態(tài)。結(jié)果表明，不同粒子直徑、不同粒子濃度對(duì)散射光的偏振特性均有不同程度的削弱；并且不同偏振態(tài)的入射光波偏振特性保持能力也有規(guī)律性差異。
　　通過對(duì)目標(biāo)紅外自發(fā)輻射的偏振特性進(jìn)行初步模型構(gòu)建，對(duì)三種金屬材料和一種非金屬材料的發(fā)射率和偏振度進(jìn)行了分析比較，表明金屬材料和非金屬材料的偏振度隨發(fā)射角的變化存在明顯差異。對(duì)三種金屬材料和兩種非金屬材

4、料表面粗糙情況下、以及不同粗糙度情況下偏振度的變化情況進(jìn)行了分析。表明自發(fā)輻射偏振度隨表面粗糙度的增大而減小。最終將空氣中散射粒子群對(duì)紅外偏振光的偏振特性影響加入模型，對(duì)仿真模型進(jìn)一步的改進(jìn)。仿真結(jié)果表明，散射粒子群的“退偏振效應(yīng)”不可忽略，粒子的散射對(duì)紅外偏振光有一定的影響。
　　本文通過紅外光波偏振特性的多次散射傳輸模型進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并對(duì)金屬和非金屬介質(zhì)的紅外自發(fā)輻射偏振特性進(jìn)行初步分析與討論，所研究的理論和獲得的結(jié)果為應(yīng)用