[發明專利]一種水下全偏振信息采集處理裝置和方法

有效

• 申請號: 201310362291.4
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103439000A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 沈潔;駱常見;王慧斌;徐淑芳;陳哲
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01J4/04
• 分類號: G01J4/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

1.一種水下全偏振信息采集處理裝置，其特征在于：主要包括全偏振信息采集和全偏振信息控制與處理兩個部分；

所述全偏振信息采集部分是由一個圓偏振相機和三個線偏振相機組成；所述全偏振信息控制與處理部分主要基于FPGA設計，包括電源、SRAM1、SRAM2、FLASH配置芯片、FPGA芯片、一個D/A數模轉換器和串行接口；所述一個圓偏振相機和三個線偏振相機在I²C總線和觸發脈沖的控制下同步采集目標圖像，并存入SRAM1中，完成全偏振信息采集；所述FPGA芯片讀取SRAM1中四幅偏振圖像數據進行偏振圖像的參數解算，解算出目標的總光強、線偏振分量和圓偏振分量，從而完成偏振參數計算，并將結果存入SRAM2中；所述SRAM2存儲滿后，系統通過VGA輸出控制模塊將SRAM2中數據輸出到D/A數模轉換器，然后，通過串口和線纜自動輸出至上位機，并顯示圖像。

2.如權利要求1所述的水下全偏振信息采集處理裝置，其特征在于：所述全偏振信息采集部分的結構為：三個線偏振相機并排置于圓偏振相機下方，其中，三個線偏振相機中0°線偏振相機位于60°線偏振相機與120°線偏振相機中間，而圓偏振相機位于0°線偏振相機的正上方。

3.如權利要求1所述的水下全偏振信息采集處理裝置，其特征在于：所述全偏振信息采集部分中：將FPGA芯片的四路觸發脈沖輸出到與門，所述與門的輸出信號連接到四個偏振相機的CMOS傳感器的觸發脈沖輸入引腳，四個CMOS傳感器在觸發脈沖的控制下完成同時曝光。

4.一種用于權利要求1-3任意一項所述裝置的水下全偏振信息采集處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：開啟裝置電源，FLASH配置芯片將配置程序下載到FPGA芯片上，FPGA芯片首先初始化I²C總線控制器；

步驟二：通過所述I²C總線控制器對四個CMOS傳感器、兩個SRAM和D/A數模轉換器進行初始化配置，隨后FPGA芯片利用自帶的PLL產生系統時鐘；所述時鐘驅動整個系統的工作，并通過I²C總線輸入到CMOS傳感器、SRAM1、SRAM2和D/A數模轉換器中；

步驟三：通過FPGA芯片對全偏振信息采集部分輸入同步曝光信號，CMOS傳感器根據圖像采集時序輸出10位像素數據和相應的場信號、行信號、像素時鐘信號，FPGA芯片根據場信號實現四通路圖像的讀入，由于CMOS傳感器采集圖像數據速率的限制，圖像數據經過內部緩存存入SRAM1中；

步驟四：當一幀圖像的存儲進程結束后即執行偏振參數計算進程，偏振參數計算模塊讀取SRAM1中的數據，根據斯托克斯方程實現對偏振參數的解算，并將解算的結果存入SRAM2中，當SRAM2存滿后將SRAM2的輸出控制位OE置為有效位。

5.如權利要求4所述的水下全偏振信息采集處理方法，其特征在于，所述全偏振參數的解算流程是：將存儲在SRAM1中的四幅原始偏振圖像讀入偏振參數解算模塊，根據斯托克斯方程解算出I、Q、U、V四個分量，解算出的四個結果有兩個數據流向，一個是經偏振參數讀寫模塊存入SRAM2中，另一個是作為下一步計算的輸入，進行線偏振度Dop₁、全偏振度Dop₂、線偏振角θ的計算，解算出的Dop₁、Dop₂、θ存儲到SRAM2中。