[發明專利]一種非共軸四通道偏振成像方法及系統

在審

• 申請號: 201810326802.X
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108548603A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 白峻杰;馬浩統;亓波;任戈;儲君秋;向春生;劉子棟;史建亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種非共軸四通道偏振成像方法，其特征在于，該方法過程為：目標表面帶有一定偏振特性的反射光照射到偏振元件上，偏振元件的檢偏角度分別為0°、45°、90°、135°，與偏振元件檢偏角度相同的偏振光可以透射過偏振元件，然后經過光學鏡頭的收集，匯聚到CCD成像模塊上，再由CCD模塊將光信號轉換為電信號，通過圖像采集與處理系統進行解算，解算方法基于光的偏振態的四變量Stokes矢量，具體方法如下：

I₀和I₉₀分別代表0°和90°偏振方向的光強，I₄₅和I₁₃₅代表45°和135°偏振方向的光強，I和普通光強成正比，Q和U分別表示不同方向的線偏振強度之差，V代表左旋圓偏振光和右旋圓偏振光之差；

線偏振度(degree of linear polarization)：

偏振角(Angle of Linear Polarization)表示為：

2.根據權利要求1所述的一種非共軸四通道偏振成像方法，其特征在于，不僅可以獲取目標物的偏振度圖像和偏振角圖像，還可以通過三角測量法根據目標物在四組CCD上所成像的偏差，計算出目標物到偏振成像系統的距離。

3.根據權利要求1所述的一種非共軸四通道偏振成像方法，其特征在于，采用四組單偏振成像系統搭建成非共軸的“田”字型相機陣列，每組單偏振成像系統采用完全相同的元件，四組單偏振成像系統采集到的光信號經由CCD轉換為電信號后輸出到同一個圖像采集與處理系統上，生成四幅偏振角度不同的偏振光圖像。

4.根據權利要求1或2所述的一種非共軸四通道偏振成像方法，其特征在于，采用了多通道系統的設計，每個通道間的角度和距離可根據目標物所在的場景和距離自由調節。

5.一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，包括偏振元件(11)、光學鏡頭(12)、CCD成像模塊(13)、圖像采集與處理系統(14)；偏振元件(11)連接光學鏡頭(12)，光學鏡頭(12)連接CCD成像模塊(13)，CCD成像模塊(13)連接圖像采集與處理系統(14)，偏振元件(11)為光學鏡頭(12)前面加裝四個不同檢偏角度的偏振片，四個角度分別為0°、45°、90°、135°，使與其偏振角度相同的光線通過，將自然光轉換為線偏振光；光學鏡頭(12)用于收集通過偏振片后的線偏振光，并將光信號匯集于CCD成像模塊(13)上；CCD成像模塊(13)用于獲取四個偏振角度的光信號，并將不同角度的偏振光信號轉換為電信號；圖像采集與處理系統(14)用于獲取四幅不同角度的偏振光圖像，通過四幅偏振光圖像的每一個像素點的亮度值解算出其偏振度和偏振角，解算方法基于光的偏振態的四變量Stokes矢量，最終輸出偏振度圖像與偏振角圖像。

6.根據權利要求5所述的一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，偏振片的檢偏角度可不固定，只需要滿足偏振片的偏振方向呈45°夾角的條件即可。

7.根據權利要求5所述的一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，該系統由四組單偏振成像系統組成，每組單偏振成像系統結構相同。

8.根據權利要求7所述的一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，單偏振成像系統包括：偏振光學鏡頭(31)，用于收集偏振光信號；俯仰臺(32)，用于調整所述光學鏡頭的俯仰角；旋轉臺(33)，用于調整所述光學鏡頭的方位角；平移臺(34)，用于調整所述光學鏡頭的水平位置；升降臺(35)，用于調整所述光學鏡頭的豎直位置。

9.根據權利要求7所述的一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，采用四組單偏振成像系統搭建成非共軸的“田”字型相機陣列，每組單偏振成像系統采用完全相同的元件，四組單偏振成像系統采集到的光信號經由CCD轉換為電信號后輸出到同一個圖像采集與處理系統上，生成四幅偏振角度不同的偏振光圖像。

10.根據權利要求5所述的一種非共軸四通道偏振成像系統，其特征在于，采用了多通道系統的設計，每個通道間的角度和距離可根據目標物所在的場景和距離自由調節。