[發明專利]一種離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統

有效

• 申請號: 202111000145.8
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113758566B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李英超;付強;史浩東;劉陽;劉壯;孫洪宇;顧黃瑩;王超;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/447
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 呂永齊

1.一種離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統，其特征在于，該光學系統包括：離軸三反主鏡(1)、離軸三反次鏡(2)、離軸三反三鏡(3)、長波紅外分光片(4)、一次像面(5)、長波二次成像透鏡(6)、長波偏振片(7)、長波紅外探測器(8)、準直透鏡(9)、可見光與近紅外分光片(10)、可見光二次成像透鏡(11)、可見光偏振片(12)、可見光探測器(13)、近紅外二次成像透鏡(14)、近紅外偏振片(15)和近紅外探測器(16)；

所述離軸三反主鏡(1)、離軸三反次鏡(2)和離軸三反三鏡(3)按離軸三反位置放置，使得來自無窮遠含有目標與背景多譜段光信息的平行光光束依次經過離軸三反主鏡(1)、離軸三反次鏡(2)和離軸三反三鏡(3)反射后，成像于所述一次像面(5)處，實現目標與背景多譜段光信息的高效接收；

所述長波紅外分光片(4)置于離軸三反三鏡(3)與一次像面(5)中間，長波紅外分光片(4)用于將含有目標與背景多譜段光信息的入射光分成兩路光，一路為長波紅外光，另一路光為可見光與近紅外光；

所述長波二次成像透鏡(6)、長波偏振片(7)和長波紅外探測器(8)同軸依次排列，并放置在長波紅外分光片(4)的透射方向，實現長波紅外偏振信息的獲取；

所述準直透鏡(9)、可見光與近紅外分光片(10)、可見光二次成像透鏡(11)、可見光偏振片(12)和可見光探測器(13)同軸依次排列，并放置在長波紅外分光片(4)的反射方向；可見光與近紅外分光片(10)用于將可見光與近紅外光信息進行分離；可見光二次成像透鏡(11)、可見光偏振片(12)和可見光探測器(13)放置在可見光與近紅外分光片(10)的透射方向，實現可見光偏振信息獲取；

所述近紅外二次成像透鏡(14)、近紅外偏振片(15)和近紅外探測器(16)同軸依次排列，并放置在可見光與近紅外分光片(10)的反射方向，實現近紅外偏振信息獲取；

所述離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統，采用離散小波變換對獲取的圖像進行處理，實現對獲取的圖像信息去噪處理；

離散小波變換的起點是雙通道完全重構濾波器組，其中x(n)是輸入序列，g(n)和h(n)分別是低通LP和高通HP卷積濾波器的脈沖響應；濾波器卷積和下采樣是序列x(n)和時間反轉g(n)、h(n)的內積,公式如下所示：

其中：y₀(k)為低通輸出序列，y₁(k)為高通輸出序列，n為變量，x(n)為輸入序列；k為位移量；g(-n+2k)是g(n)的時序n取反的結果加位移量，h(-n+2k)是h(n)的時序n取反的結果加位移量；

重構信號通過對高通和低通輸出序列y₀(k)和y₁(k)進行上采樣，通過g′(n)和h′(n)濾波并相加得到，其中g′(n)和h′(n)是g(n)和h(n)的時間反轉副本；重構公式如下：

其中，小波和濾波器g(n)，h(n)之間的關系式如下：

其中，φ(t)和ω(t)分別是連續時間尺度函數和小波；

將濾波后的信號進行圖像融合，實現圖像的增強，提高探測能力；首先將三個光譜波段的圖像信息從RGB轉換為HSV，然后，再使用平移不變離散小波變換進行多分辨率分解之后，對V和更高分辨率的P圖像進行融合。

2.根據權利要求1所述的離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統，其特征在于：所述離軸三反主鏡(1)的面形為凹非球面反射鏡。

3.根據權利要求1所述的離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統，其特征在于：所述離軸三反次鏡(2)的面形為凸非球面反射鏡。

4.根據權利要求1所述的離軸三反多譜段偏振成像探測光學系統，其特征在于：所述離軸三反三鏡(3)的面形為凹非球面反射鏡。