[發(fā)明專利]一種擴(kuò)展目標(biāo)實(shí)時(shí)分視場(chǎng)偏振測(cè)量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810178277.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN109655160A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹毓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曹毓
• 主分類號(hào): G01J4/00
• 分類號(hào): G01J4/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏;王娟

1.一種實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括鏡頭(1)和相機(jī)(11)；所述鏡頭(1)的光圈位置(2)設(shè)置光學(xué)元件(3)；所述光學(xué)元件(3)為正方形；該正方形包括四個(gè)邊長(zhǎng)相等的小正方形偏振片，其中一個(gè)小正方形偏振片(16)上覆蓋有正方形消色差1/4波片(15)，且所述正方形消色差1/4波片(15)位于小正方形偏振片(16)沿著鏡頭(1)入射光方向的前方，所述小正方形偏振片(16)的偏振方向?yàn)槿我庵担硗馊齻€(gè)小正方形偏振片中，相鄰兩個(gè)小正方形偏振片的偏振方向的夾角為60°；濾光片(17)位于鏡頭(1)和相機(jī)(11)之間，且所述濾光片(17)安裝于鏡頭(1)的后端；鏡頭(1)的成像面上設(shè)置有形狀與所述光學(xué)元件(3)形狀匹配的微透鏡陣列(8)；所述相機(jī)(11)的感光面(10)位于所述微透鏡陣列(8)的后焦面上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述正方形消色差1/4波片(15)厚度不超過(guò)1毫米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡頭成像面、微透鏡陣列面、相機(jī)感光面相互平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述相機(jī)(11)與計(jì)算機(jī)(12)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述微透鏡陣列(8)包括若干個(gè)尺寸相同的小正方形透鏡單元，且各小正方形透鏡單元之間緊密排布；所述微透鏡陣列(8)覆蓋所述相機(jī)(11)的整個(gè)感光面區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件(3)中，小正方形偏振片的邊長(zhǎng)為其中D為鏡頭光圈數(shù)值，設(shè)定為時(shí)其光圈物理孔徑的直徑，L為微透鏡陣列(8)中小正方形透鏡單元的邊長(zhǎng)，f為微透鏡陣列(8)的焦距。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6之一所述的實(shí)時(shí)全偏振測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述光學(xué)元件(3)與所述鏡頭(1)的光圈所在位置之間存在縫隙時(shí)，該縫隙處設(shè)置黑色擋板，所述黑色擋板表面做植絨或磨砂處理。

8.一種利用權(quán)利要求1～7之一所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)偏振測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)拍攝一幀目標(biāo)圖像，目標(biāo)圖像中每個(gè)小正方形透鏡單元對(duì)應(yīng)的正方形子圖像都被分割為4個(gè)小正方形區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)了0°，60°，120°和角度為θ的偏振方向的4個(gè)區(qū)域，對(duì)各個(gè)區(qū)域下所有像素灰度值取平均，結(jié)果分別記為：I₀，I₆₀，I₁₂₀，I_θ，它們分別對(duì)應(yīng)了0°，60°，120°和角度為θ的偏振方向下圖像區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)輻射光強(qiáng)值；

2)由以下公式得到目標(biāo)圖像中任意小正方形透鏡單元下正方形子圖像對(duì)應(yīng)Stokes矢量所有四個(gè)分量的值：

其中，S為斯托克斯矢量，其四個(gè)分量依次為：s′₀，s′₁，s′₂，s′₃；

θ為光學(xué)元件中其中一個(gè)小正方形區(qū)域的偏振方向角；α為正方形消色差1/4波片的快軸方向角；

并且：利用每個(gè)小正方形透鏡單元的正方形子圖像中0°，60°和120°方向下三個(gè)區(qū)域的目標(biāo)輻射光強(qiáng)值I₀，I₆₀，I₁₂₀，結(jié)合如下公式計(jì)算目標(biāo)Stokes矢量的前三個(gè)分量s₀，s₁，s₂：

3)針對(duì)圖像中不同的區(qū)域，選擇精度最高的Stokes矢量作為最終測(cè)量結(jié)果。