[發明專利]一種對金屬表面粗糙度加工進行探測的偏振關聯成像方法

有效

• 申請號: 202110607692.6
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113310441B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陳子賢;傅喜泉;白艷鋒
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及對光束的偏振調制和偏振關聯成像技術，公開了一種對金屬表面粗糙度加工進行探測的偏振關聯成像方法，包括：對贗熱光源進行特定的偏振調制；在關聯成像系統中對物光的反射光束進行分光并進行偏振調制，同時設計接收端的探測器組合；最后對物臂端探測器接收到的光強信號通過算法處理并與參考臂接收到的信號進行關聯計算，最終得到物體的像。本發明通過對偏振態的調制、接收以及算法的設計，豐富了成像偏振信息，彌補了傳統技術的不足且結構簡單。

技術領域

本發明涉及光束的偏振調制和接收以及關聯計算算法的技術，具體涉及一種偏振調制的應用于金屬表面粗糙度探測的關聯成像模型和一種可以增強觀測成像效果的信息處理算法，可應用于金屬表面探測領域。

背景技術

關聯成像(鬼成像)作為一種新型的非局域成像技術，最初是利用光子的量子糾纏特性而提出的。量子糾纏，即處于一個量子糾纏對的兩個粒子，可以不受空間的限制，即使距離非常遠也可以表現出相關聯的特性，可以由一個粒子的狀態而推出另一個粒子的狀態。關聯成像即利用該特性，通過光場的二階強度關聯計算，可以實現使成像物體和所成像在不同光路中的非局域成像。

由于該成像技術有其獨特的優點，人們開始在該技術的基礎上開展了各方面的研究，偏振鬼成像就是其中的一個重要分支，即通過調控和探測光的偏振態，通過偏振信息的變化進行成像。使鬼成像能夠不局限于利于由反射率決定的光強信息，實現了反射率相同或相似的情況下通過退偏振效果來將物體和背景進行區分的偏振鬼成像。

目前的偏振鬼成像技術主要是利用Stocks向量來描述偏振光的狀態，利用Muller矩陣描述物體信息，其中物體的Muller矩陣由于較為復雜，一般的偏振鬼成像模型只是采用了Muller矩陣的簡化模式，能實現對Muller矩陣的簡單利用，但在一些情況下(如粗糙度很低的金屬表面探測)，一般的偏振鬼成像模型難以對金屬表面的不同粗糙度進行成像并以此對粗糙程度加以區分。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，為解決上述問題提供了一種新的偏振鬼成像模型，原理簡單，容易實現，具有實際應用價值，能夠實現在低粗糙度的金屬表面中對于不同粗糙度的區分，有利于金屬表面加工的效果和缺陷的探測，其結構簡單，經濟成本低。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種對金屬表面粗糙度加工進行探測的偏振關聯成像方案，包括如下步驟：

(1)激光器輸出的光束透過毛玻璃后，通過偏振片和四分之一波片組成的偏振調制器行成具有特定線偏振角度(π/8)的贗熱光，再通過分束器分成兩路光嗎，即參考光和物光，參考光經過一定距離的傳輸后被有空間分辨能力的探測器(CCD相機)接收。

(2)物光照射在粗糙金屬表面形成反射光后，首先使反射光被分束器分成兩路，其中一路光被45°的偏振片調制后由桶探測器接收，另一路光通過偏振分束器的調制，將其水平偏振分量和垂直偏振分量分離并分別被兩個不同的桶探測器接收。

(3)對物臂的三個桶探測器接收到的光強信號進行算法處理后與參考臂接收到的信號進行二階關聯計算，最終得到物體的像。

上述技術方案中，所述無空間分辨能力的桶探測器用于接收物臂中經物體反射及調制后的光束，將光場的強度分布求和從而記錄光束總強度。

上述技術方案中，所述有空間分辨能力的CCD相機用于接收參考光的光束，能夠以矩陣的形式記錄參考光場的二維場分布。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、相比于傳統的偏振鬼成像，引入了更多的偏振信息，使成像信息更加豐富，效果更好；

2、在反射率較高的金屬表面探測中，利用偏振鬼成像的方案探測偏振信息比直接探測光的不同反射強度要更加準確；