[實用新型]一種小型自動濾光片轉輪多波段偏振成像系統

有效

• 申請號: 201220349311.5
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN202974441U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 趙永強;張清勇;楊勁翔
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J3/447
• 分類號: G01J3/447;G01J4/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種多波段偏振成像系統，特別涉及一種新型光機電一體化多波段偏振成像系統，集成用于數據采集與處理的電路控制單元硬件模塊。?

背景技術

在現有技術中，成像偏振光譜儀在國內外已有原型樣機出現，在應用上還存在著一定的缺陷和不足。如日本國立航空宇宙實驗室采用旋轉偏振電調諧濾光片技術來獲取偏振光譜圖像，存在成像系統可靠性差、采集圖像的精度差以及無法獲得同一瞬時目標的真正偏振信息等問題，由于無法在同一瞬時獲得同一波段的偏振分量圖像，因此不能獲得目標的真正偏振光譜信息。美國陸軍實驗室研制的基于LCVR和偏振電調諧濾光片，雖然能夠提高偏振分量轉換的速度，但依然存在無法獲得同一瞬時目標的真正偏振信息和所獲得的偏振光譜圖像精度差等問題。美國空軍實驗室正在研制的基于偏振面陣CCD相機的成像偏振光譜儀，雖然不需旋轉偏振片，但由于偏振面陣CCD的制作難度較大，使這種成像偏振光譜儀仍難以實現。偏振光譜圖像雖具有較高的光譜分辨率，但需占用大量的計算機資源，這在實際應用中是一種負擔，研究表明在特征波段上進行目標檢測、識別可以達到較高的精度，存儲量明顯小，并且所需計算資源也小得多。安徽光學精密機械研究所在偏振成像裝置的設計中，將入射光用三分棱鏡分成三份，實現在不同偏振角度下的面陣CCD成像，這種處理方式會使入射到CCD上的能量很少，導致CCD成像受噪聲影響很大，信噪比極低，難以滿足圖像分析要求；三線陣CCD推掃式偏振成像探測裝置雖然能很好的利用入射光的全部能量，但成像速度較慢，且為單波段偏振成像系統，存在功能單一、應用范圍較窄等問題，難以滿足復雜多任務要求。?

發明內容

要解決的技術問題?

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種小型自動濾光片轉輪多波段偏振成像系統，克服現有探測手段只能獲取目標表面輻射強度或只能獲取特定波段偏振圖?像的缺陷。?

技術方案?

一種小型自動濾光片轉輪多波段偏振成像系統，其特征在于包括雙層濾光片轉輪、三個CCD相機、電機系統、激光測距儀和計算機；三個CCD相機的前置設有偏振片，偏振片與被攝場景之間設有雙層濾光片轉輪，雙層濾光片轉輪受控于電機系統；三個CCD相機將攝取的圖像輸出至計算機進行處理，同時激光測距儀將測得的距離信號輸出至計算機，計算機根據激光測距儀的信息，對圖像幾何校正和偏振圖像計算得到的偏振多波段后，再發送信號給電機系統控制雙層濾光片轉輪的轉動；所述雙層濾光片轉輪上設有多個圓孔，每個圓孔內設置一個雙層濾光片，每個雙層濾光片只允許白光中的特定波段的光通過；所述三個CCD相機的前置的偏振片的偏振角度為0°、60°和120°；三個CCD相機、電機系統和計算機處理之間的循環運動關系為：電機系統控制雙層濾光片轉輪轉1/6周時，觸發CCD相機成像，當雙層濾光片轉輪完成1周時，計算機進行圖像校正計算偏振參數；圖像校正結束存儲完成，計算機控制電機系統的電機重新使得轉雙層濾光片轉輪轉1/6周，啟動下一周期。?

所述多個雙層濾光片為5個濾光片和1個中性片，5個濾光片的中心波長及帶寬分別為400nm，10nm；450nm，10nm；550nm，40nm；650nm，10nm；700nm，10nm。?

有益效果?

本發明提出的一種小型自動濾光片轉輪多波段偏振成像系統，采用三個不同偏振角度的CCD相機對同一場景進行成像，同時控制電機自動旋轉濾光片轉輪實現多波段偏振圖像。能夠獲取目標像元對應的多波段圖像立方體信息，包含目標不同波段的像元輻射強度、偏振度、偏振方位角等重要參數，大大提高了系統的探測能力。?

本發明與現有技術相比具有以下優點：采用已成熟的濾光片轉輪、濾光片、偏振片和三CCD成像探測器，可以根據探測目的自定義選擇濾光片進行探測，三CCD相機同時工作，具有結構緊湊、體積小、快速等優點；通過控制電機轉動快速獲得圖像，且系統還具有圖像預處理、存儲及通信功能，因此能達到穩定可靠工作、節省人力和財力的目的，其整機性能如下：?

1)可以根據探測目的要求，自定義選擇最多可達6個波段的成像；?

2)相機響應時間在20ms以內，轉輪轉動周期小于150ms；?

3)存儲量：可達4G，當圖像達到存儲容量時，會啟用通信模塊與地面工作站進行圖像數據轉移；?

4)通信能力：可以通過請求訪問式與地面工作站進行圖像傳輸訪問；?

5)地面分辨率GSD(按航高2000m計算)：優于2m；?

6)瞬時視場：IFOV=2m/2000m=1mrad；?