[發明專利]一種基于旋轉偏振片的分時紅外偏振探測系統定標方法

無效

• 申請號: 201410403441.6
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104180904A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 牛繼勇;李范鳴;蹇毅;朱承希
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域：

本發明涉及基于旋轉偏振片的紅外分時偏振探測系統的定標方法，提升紅外偏振探測技術的探測精度，為后續偏振探測定量化研究打下基礎。

背景技術：

偏振探測作為強度探測的有益補充,偏振探測把可用信息從光強、光譜和空間擴展到光強、光譜、空間、偏振度、偏振方位角、偏振橢率和旋轉方向,從而可以獲取更多的介質物理和光學參數,這對提高目標探測能力具有重要意義。隨著光學偏振遙感技術的發展，紅外偏振探測逐步得到應用，為了保證目標紅外偏振輻射特性的測量精度，開展目標表面紅外偏振特性定量化研究，更好的應用偏振探測技術，需要對偏振探測系統進行偏振標定。

本專利提出一種精密的定標方案，經過實驗我們發現不同的偏振檢測通道具有不同的偏振敏感性，我們提出了一種在系統多偏振檢測通道下進行輻射定標，解決系統存在的偏振敏感性問題，建立每一偏振檢測通道下偏振探測系統測量結果與標準偏振輻射源之間的定量關系。在此基礎上，我們對探測系統儀器米勒矩陣進行了標定，從而能夠進一步修正偏振探測數據的準確性，從而提升偏振探測的精度。

發明內容：

本發明提供了一種基于旋轉偏振片的分時紅外偏振探測系統的標定方法，旨在解決如何提高紅外偏振探測系統探測精度，從而開展目標紅外偏振探測的定量化研究。

本發明的基于旋轉偏振片的分時紅外偏振探測系統的標定方法的技術方案如下：

所述實驗方法包含有兩部分，探測系統四偏振探測通道輻射定標和儀器米勒矩陣的標定。

其主要組成部分有，黑體、平行光管、起偏器、偏振探測系統，各組成部分功能說明如下：

黑體，紅外輻射源；

平行光管，產生平行光；

起偏器，產生不同偏振角度的完全線偏振光；

偏振探測系統，為一分時紅外偏振探測系統，探測波段為3～5um，圖像像元數為256×256，完成紅外偏振數據的采集。

所述實驗方法包含以下步驟：

(1)四偏振探測通道輻射定標

分別在紅外偏振探測系統的四個偏振探測通道(0°、45°、90°135°)完成對探測器的輻射定標，得到四組定標系數；

具體實施步驟如下：

(1.1)將黑體輻射源放置于偏振探測系統前端，保證輻射充滿整個視場；

(1.2)設置黑體在不同溫度下，進行數據采集。通過計算機發送指令旋轉檢偏器偏振檢測方向為0°，依次設置黑體溫度25℃到90℃，溫度間隔為5℃進行偏振輻射量數據的采集。

(1.3)不同偏振檢測方向數據的采集。通過計算機發送指令旋轉偏振片偏振檢測方向依次為45°、90°、135°，重復步驟(1.2)；

(1.4)數據處理，采用最小二乘法進行線性擬合，得出在不同偏振檢測通道下輻亮度與探測響應值的擬合曲線，從而求出每個通道下的輻射定標系數。

輻亮度與探測器響應值近似具有一下線性關系，不同偏振探測通道下，可近似表示為：

偏振檢測角度為0°時，L_b0＝a₀+b₀DN₀

偏振檢測角度為45°時，L_b45＝a₄₅+b₄₅DN₄₅

偏振檢測角度為90°時，L_b90＝a₉₀+b₉₀DN₉₀

偏振檢測角度為135°時，L_b135＝a₁₃₅+b₁₃₅DN₁₃₅

其中L_b0、L_b45、L_b90、L_b135為輻亮度，DN₀，DN₄₅，DN₉₀，DN₁₃₅為探測器響應值，這樣我們求出四組數據(a₀、b₀)，(a₄₅、b₄₅)，(a₉₀、b₉₀)，(a₁₃₅，b₁₃₅)。

(2)探測系統儀器米勒矩陣的標定

通過起偏器，產生四組已知偏振狀態的光源，計算出偏振探測系統的儀器米勒矩陣；