[發明專利]一種雙波片調制法水下激光偏振成像系統及方法

在審

• 申請號: 202110841862.7
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113589315A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 馮巍巍;徐東升;梁星輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院煙臺海岸帶研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

本發明的一種雙波片調制法水下激光偏振成像系統及方法，成像系統包括起偏子系統、檢偏子系統、控制及采集子系統以及控制器。調節起偏子系統的第一二分之一波片快軸與水平方向的角度，使入射光分別調制為0°、45°、90°線偏振光，在每種入射光偏振狀態下，調節檢偏子系統第二二分之一波片快軸與水平方向的角度，使探測器分別采集透過方向為0°、45°、90°的目標物反射圖像，以這9幅圖像的每個像素點為基礎，計算每個像素點對應的三種不同入射偏振光照射下反射光的斯托克斯參量和米勒矩陣，獲得米勒矩陣圖像組。本發明通過主動光源與偏振技術相結合的方法，有效抑制了背景散射光，獲得的偏振圖像比普通的強度圖像對比度高，信息更加豐富。

技術領域

本發明涉及水下成像技術領域，涉及一種雙波片調制法水下激光偏振成像系統及方法。

背景技術

良好的水下光學成像對海洋資源開發，水產養殖具有重大意義。光波在水下傳播時，會受嚴重的吸收作用和散射作用的影響，造成成像結果亮度暗，對比度降低，圖像模糊。傳統成像方法中顏色、亮度等特征嚴重衰減，很難獲得理想的成像效果。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種雙波片調制法水下激光偏振成像系統及方法，通過主動光源與偏振技術相結合的方法，一定程度上有效抑制了背景散射光，獲得的偏振圖像比普通的強度圖像對比度高，信息更加豐富。

本發明的一種雙波片調制法水下激光偏振成像系統，包括：起偏子系統、檢偏子系統、控制及采集子系統以及控制器；

所述起偏子系統設于水下，包括：光源、第一偏振片和第一二分之一波片；光源發出的光束經過透光軸為水平方向的第一偏振片后變為水平線偏振光，調節第一二分之一波片快軸與水平方向的角度，可分別獲得0°、45°、90°的線偏振光，再入射到位于水下的目標物；

所述檢偏子系統設于水下，包括：第二二分之一波片、第二偏振片和探測器；目標物反射光經過第二二分之一波片和透光軸為水平方向的第二偏振片后，被探測器獲取；

所述控制器用于驅動第一二分之一波片和第二二分之一波片旋轉，調節波片快軸與水平方向的角度，使探測器分別采集透射方向為0°、45°、90°偏振狀態的目標物反射圖像；

所述控制及采集子系統用于獲取探測器采集的偏振狀態的目標物反射圖像以及通過上位機軟件控制所述控制器來驅動相應的二分之一波片旋轉；

所述控制器驅動第一二分之一波片旋轉，調節第一二分之一波片快軸與水平方向的角度，使入射光分別調制為0°、45°、90°的線偏振光；在每種入射偏振光狀態下，調節第二二分之一波片快軸與水平方向的角度，使探測器分別采集透過方向為0°、45°、90°偏振狀態的9幅目標物反射圖像，以9幅圖像的每個像素點為基礎，計算得到每個像素點對應的三種不同入射偏振光照射下反射光的斯托克斯參量，計算出米勒矩陣，最終獲得米勒矩陣圖像組。

在本發明的雙波片調制法水下激光偏振成像系統中：選用的光源為532nm藍綠激光光源，所述光源和第一偏振片之間設置擴束器，激光經過擴束器擴束獲得直徑為100mm的圓形平行光束。

在本發明的雙波片調制法水下激光偏振成像系統中：控制與采集子系統自動協調各部分的同步處理，包括對第一二分之一波片和第二二分之一波片的快軸方位角的切換以及探測器對圖像的獲取。

在本發明的雙波片調制法水下激光偏振成像系統中，第一偏振片和第二偏振片通過卡環固定在套筒中，使偏振片透光軸與水平方向一致；第一二分之一波片和第二二分之一波片分別固定在相應的中空旋轉裝置上，所述控制器通過驅動中空旋轉裝置來帶動相應的二分之一波片旋轉。

本發明的一種如權利要求1所述的雙波片調制法水下激光偏振成像系統的成像方法，包括：

步驟1：搭建由起偏子系統、檢偏子系統、控制及采集子系統以及控制器組成的水下激光偏振成像系統；