仪器仪表学报

作者：胡莫同，潘越，刘婧怡，张恺霖，孙赛赛

单位：胡莫同,长春理工大学光电工程学院长春130022,,潘越,长春理工大学光电工程学院长春130022,panyue@cust.edu.cn,刘婧怡,江淮前沿技术协同创新中心合肥230000,,张恺霖,长春理工大学光电工程学院长春130022,,孙赛赛,长春理工大学光电工程学院长春130022,

关键词：偏振成像;全偏振图像;超分辨率;特征融合

基金：江淮前沿技术协同创新中心追梦基金课题（2023-ZM01K004）项目资助

针对传统分焦面偏振相机存在空间分辨率低且无法获取完整偏振信息的固有局限性，提出并构建了一套软硬件协同的全偏振超分辨率成像系统。硬件方面，研制了一款双通道共口径全偏振相机，能够在单次曝光中同步获取低分辨率的分焦面线偏振图像和高分辨率的圆偏振图像，相较于传统的全偏振成像系统，该设计显著简化了系统结构、降低了成本与装调难度。针对该相机独特的高低分辨率混合数据结构，设计了与之配套的基于特征融合的全偏振超分辨率网络模型。该模型采用双支路架构，同时输入相机采集的两幅图像并进行特征提取，将高分辨率圆偏振图像作为精确的引导信息，通过特征融合模块实现高低分辨率特征的有效互补。为确保双支路特征对齐，在进行超分辨率重建前对两探测器采集图像进行像素级配准，确保空间位移误差<1pixel。引入包含物理约束的损失函数，确保了偏振角和椭圆率等角度参数重建的物理准确性，最终实现了对光强、偏振度、偏振角和椭圆率等全偏振特征的高质量重建。在真实场景数据集上，重建的4种偏振特征图像的峰值信噪比分别提升0.106、0.302、0.117和1.085dB；结构相似度分别提升0.002、0.008、0.006和0.014。在外场探测实验中，该系统能够在复杂背景中凸显无人机目标，验证了其在目标探测领域的显著优势。

来源：2025年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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