[發明專利]野外環境天空偏振建模對準測量裝置

有效

• 申請號: 201711432682.3
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108225563B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 郭雷;高倩;錢建強;張霄;許歡
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;鄧治平

1.野外環境天空偏振建模對準測量裝置，其特征是：包括偏振圖像測量模塊(1)、旋轉驅動模塊(2)、激光標線模塊(3)、平臺對準模塊(4)，用戶控制和處理模塊(5)；所述偏振圖像測量模塊(1)和旋轉驅動模塊(2)分別與用戶控制和處理模塊(5)相連，且偏振圖像測量模塊(1)與旋轉驅動模塊(2)相連，偏振圖像測量模塊(1)接收用戶控制和處理模塊(5)輸出的測量信號，進入定時成像狀態；同時，旋轉驅動模塊(2)接收用戶控制和處理模塊(5)輸出的時序控制信號，驅動旋轉臺有序轉動，產生的旋轉力矩帶動偏振片進行旋轉，偏振片調節輸入天空光的偏振態，使通過魚眼鏡頭的輸入CCD相機的光成為對應不同偏振化方向的線偏光，線偏光進入CCD相機后成像，得到數字圖像信號；偏振圖像測量模塊(1)將數字圖像信號輸出到用戶控制和處理模塊(5)作為解析天空偏振分布模式的原始數據，其中數字圖像信號包含紅、綠、藍三種光譜的天空光強信息；由于結構上偏振圖像測量模塊(1)的中心軸線與旋轉驅動模塊(2)的中心軸線共線，通過設置旋轉臺的旋轉零位，可以使偏振圖像測量模塊(1)具有的參考標線的初始位置所在方向與旋轉驅動模塊(2)所決定的裝置參考方向一致；旋轉驅動模塊(2)和激光標線模塊(3)分別與平臺對準模塊(4)面接觸，結構上偏振圖像測量模塊(2)的中心軸線、激光標線模塊(3)的中心軸線以及平臺對準模塊(4)的中心軸線，三者共線，從而偏振圖像測量模塊(1)的中心軸線與激光標線模塊(3)的中心軸線也共線，易得到成像裝置的姿態信息；激光標線模塊(3)提供野外環境下的外部參考矢量，當外部參考矢量與偏振圖像測量模塊(1)決定的參考標線的初始位置所在方向共面時，即實現裝置參考方向與外部參考矢量的對準；基于該對準測量裝置的五個模塊，采用偏振圖像信息和方位基準檢測方法實現對野外復雜環境下天空偏振模式的檢測，并通過裝置參考方向與外部參考矢量的對準，為天空偏振建模提供方向基準。

2.根據權利要求1所述的對準測量裝置，其特征是：所述的偏振圖像測量模塊(1)由偏振片(101)、魚眼鏡頭(102)、CCD相機(103)、內部支架(104)、快裝板(105)、遮光套筒(106)、固定蓋(107)、里蓋(108)和光學玻璃(109)組成；其中固定蓋(107)位于里蓋(108)的軸向上方，光學玻璃(109)位于固定蓋(107)的軸向下方，光學玻璃(109)的軸向下方是偏振片(101)，偏振片(101)的下端和里蓋(108)相連，固定蓋(107)、光學玻璃(109)、偏振片(101)、里蓋(108)相鄰之間夾著墊片，固定蓋(107)和里蓋(108)之間通過螺釘連接，擰緊螺釘可以固定光學玻璃(109)和偏振片(101)；固定蓋(107)和遮光套筒(106)之間通過螺釘連接；在遮光套筒(106)的內部為魚眼鏡頭(102)、CCD相機(103)、支架(104)和快裝板(105)，其中魚眼鏡頭(102)位于CCD相機(103)的軸向上方，其與CCD相機(103)之間通過螺紋連接；CCD相機(103)和快裝板(105)之間通過梯形導軌連接，用螺釘固定；快裝板(105)和內部支架(104)之間通過螺釘連接，內部支架(104)的中心軸線與遮光套筒(106)的中心軸線同軸，且內部支架(104)穿過遮光套筒(106)底部的圓孔與旋轉驅動模塊(2)相連；天空光經過光學玻璃(109)，通過偏振片(101)調節光的偏振態，得到線偏光，線偏光進入魚眼鏡頭(102)聚光，然后進入CCD相機(103)中成像，得到數字圖像信號；通過CCD相機(103)和快裝板(105)之間的梯形導軌可以調節魚眼鏡頭(102)到偏振片(101)的距離，擴大成像的視角范圍，使之大于160°；光學玻璃(109)無色透明，不影響入射天空光的偏振態；遮光套筒(106)、固定蓋(107)、光學玻璃(109)和墊片對內部的成像設備起到防水、防塵的作用，并且除了光學玻璃(109)、偏振片(101)以及魚眼鏡頭(102)和CCD相機(103)的內部結構，偏振圖像測量模塊(1)的其它組成部分的表面都涂成黑色，以減少模塊內部的光反射影響；遮光套筒(106)、固定蓋(107)、里蓋(108)上同時刻有參考標線，該參考標線是在當遮光套筒(106)處于旋轉零位時，沿著裝置參考方向在遮光套筒(106)、固定蓋(107)和里蓋(108)上刻畫的，與裝置參考方向一致，裝置參考方向由所述的旋轉驅動模塊(2)決定；由于偏振片(101)的通光軸方向是已知的，偏振片(101)安裝時，使其通光軸方向與里蓋(108)上的參考標線方向保持一致，這樣可以保證初始偏振片(101)通光軸方向與裝置參考方向一致；同時由于快裝板(105)安裝到內部支架(104)時，將其梯形導軌的滑動方向與遮光套筒(106)上的參考標線保持一致，這樣保證了CCD相機(103)安裝在快裝(105)后，相機的姿態相對遮光套筒(106)是可知的。