一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及偏振成像領(lǐng)域，尤其涉及一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法，包括采用快拍模式或分時(shí)模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全偏振成像測(cè)偏：入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，經(jīng)成像得到入射光的第一干涉圖，經(jīng)解調(diào)后得到入射光的S0～3圖像；沿偏振片所在的平面水平旋轉(zhuǎn)偏振片90°，再經(jīng)成像得到入射光的第二干涉圖，將第一干涉圖和第二干涉圖相加得到消除串?dāng)_的目標(biāo)的全分辨率S0圖像，將第一干涉圖和第二干涉圖的差圖像解調(diào)得到S1～3圖像；偏振片的偏振化方向角為22.5°。本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種可針對(duì)不同目標(biāo)不同需求選擇不同的全偏振成像模式的雙模式測(cè)偏方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及偏振成像領(lǐng)域，尤其涉及一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法。
技術(shù)介紹
采用傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡組合(CSPs)作為核心分光器件的快拍成像測(cè)偏方法(SIP)的光路原理圖如圖1-3所示，圖1是以傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡組合為橫向剪切分束器件的快拍成像測(cè)偏儀，包括，光源發(fā)射的入射光Input light 1，濾波器Filter 2，第一傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡CSP1 3，半波片HWP 4，偏振化方向角為22.5°，第二傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡CSP2 5，分析器Analyer 6，偏振化方向角為45°，透鏡Lens 7，電荷耦合元件CCD 8，透鏡與電荷耦合元件之間的間距f9，θ為入射角，圖2是傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡(CSP)橫向剪切分束入射光線示意圖，包括，光程差OPD 10，Δ為CSP的單板橫向剪切量，圖3是從CSP2后表面出射的四條光線。該方法的優(yōu)點(diǎn)是通過一次拍攝就能獲取全部的偏振信息和目標(biāo)圖像。該方法的不足是由于CSPs對(duì)入射光線采用對(duì)角剪切，導(dǎo)致每個(gè)Stokes分量通道寬度較窄，反演目標(biāo)圖像的空間分辨率和信噪比低，而且視場(chǎng)較小，遠(yuǎn)場(chǎng)易出現(xiàn)雙曲線條紋。采用改進(jìn)型薩瓦偏光鏡組合(MSPs)替代傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡組合(CSPs)作為核心分光器件的快拍成像測(cè)偏方法的光路原理圖如圖4-6所示，圖4是以改進(jìn)型薩瓦偏光鏡組合為橫向剪切分束器件的快拍成像測(cè)偏儀，包括，光源發(fā)射的入射光Input light 1，濾波器Filter 2，第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡MSP1 3，半波片HWP 4，偏振化方向角為22.5°，第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡MSP2 5，分析器Analyer 6，偏振化方向角為45°，透鏡Lens 7，電荷耦合元件CCD 8，透鏡與電荷耦合元件之間的間距f9，θ為入射角，圖5是改進(jìn)型薩瓦偏光鏡(MSP)橫向剪切分束入射光線示意圖，包括，光程差OPD 10，Δ為MSP的單板橫向剪切量，圖6是從MSP2后表面出射的四條光線。該方法的優(yōu)點(diǎn)
是通過一次拍攝就能獲取全部的偏振信息和目標(biāo)圖像；該方法相比于CSPSIP有明顯優(yōu)勢(shì)：入射光線被沿著豎直和水平方向剪切，而且光線之間的橫向剪切量增大倍，空間載頻提高了兩倍，通道寬度增加了兩倍，反演目標(biāo)的每個(gè)Stokes矢量的數(shù)據(jù)面積增大了4倍，因此信噪比和空間分辨率有顯著提高。此外，由于采用了MSPs，它具有視場(chǎng)補(bǔ)償?shù)墓δ埽訫SPSIP的視場(chǎng)明顯大于CSPSIP。該方法的不足是S2和S3的調(diào)制系數(shù)僅是S1的一半，導(dǎo)致在相同的噪聲水平下，反演出的S2和S3的信噪比明顯低于S1，這將會(huì)導(dǎo)致由S2或S3分量計(jì)算出來的偏振參量(如偏振角θ＝[arctan(S2/S1)]/2，偏振方位角等)信噪比不高，不利于偏振信息的后續(xù)利用；偏振化參數(shù)S0通道對(duì)其他通道有串?dāng)_，而且S0的空間分辨率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法，目的在于提供一種可針對(duì)不同目標(biāo)不同需求選擇不同的全偏振成像模式，從而進(jìn)行測(cè)偏的雙模式測(cè)偏方法；一方面使得調(diào)制系數(shù)S1，S2和S3一致，有利于偏振信息的后續(xù)利用；另一方面消除通道間的串?dāng)_，移除偽信號(hào)，同時(shí)獲取目標(biāo)的全分辨率S0圖像。本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法，包括：采用快拍模式或分時(shí)模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全偏振成像測(cè)偏，所述快拍模式的全偏振成像測(cè)偏方法為：第一目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖，經(jīng)解調(diào)后得到所述入射光的S0～3圖像；所述分時(shí)模式的全偏振成像測(cè)偏的方法為：第二目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片
后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖；然后沿所述偏振片所在的平面水平旋轉(zhuǎn)所述偏振片90°，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后再次成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第二干涉圖，將所述第一干涉圖和第二干涉圖相加得到消除串?dāng)_的目標(biāo)的全分辨率S0圖像，將所述第一干涉圖和第二干涉圖的差圖像解調(diào)得到調(diào)制系數(shù)均衡而且消去串?dāng)_的S1～3圖像；其中，所述偏振片的偏振化方向角為22.5°。通過兩次測(cè)量，消除通道間的串?dāng)_，移除偽信號(hào)，同時(shí)獲取目標(biāo)的全分辨率S0圖像，空間分辨率提高9倍。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述快拍模式的第一目標(biāo)光源為動(dòng)態(tài)目標(biāo)或靜態(tài)目標(biāo)，根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述分時(shí)模式的第二目標(biāo)光源為靜態(tài)目標(biāo)。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述偏振片的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針或逆時(shí)針?biāo)叫D(zhuǎn)90°。順時(shí)針或逆時(shí)針?biāo)叫D(zhuǎn)90°可以使得偏振片偏振化方向角轉(zhuǎn)變?yōu)?7.5°或112.5°。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述偏振片為分析器。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡的前板光軸和后板光軸以所述前板和后板的對(duì)接面的豎直軸為對(duì)稱軸呈軸對(duì)稱設(shè)置，且位于同一平面內(nèi)，二者夾角為90°。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡的前板光軸和后板光軸以所述前板和后板的對(duì)接面的水平軸為對(duì)稱軸呈軸對(duì)稱設(shè)置，且位于同一平面內(nèi)，二者夾角為90°。入射光線被沿著豎直和水平方向剪切，而且光線之間的橫向剪切量增大倍，空間載頻提高了兩倍，通道寬度增加了兩倍，反演目標(biāo)的每個(gè)Stokes矢量的數(shù)據(jù)面積增大了4倍，因此信噪比和空間分辨率有顯著提高。優(yōu)選的是，所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，所述半波片的偏振化方向角為22.5°。本專利技術(shù)所述的雙模式全偏振成像測(cè)偏方法中，可針對(duì)不同目標(biāo)不同需求選擇不同的全偏振成像模式。對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)目標(biāo)均可選擇快拍模式，即將所述偏振片的偏振化方向角由原來的45°轉(zhuǎn)化成22.5°，將得到的所述入射光的第一干涉圖解調(diào)得到所述入射光的S0～3圖像，均衡了S1，S2和S3的調(diào)制系數(shù)，使得S1，S2和S3調(diào)制系數(shù)相等，有利于偏振信息的后續(xù)利用。對(duì)靜態(tài)目標(biāo)選擇分時(shí)模式，即在得到所述入射光的第一干涉圖后，沿所述偏振片所在的平面水平旋轉(zhuǎn)所述偏振片90°，得到所述入射光的第二干涉圖。將所述第一干涉圖和第二干涉圖相加得到目標(biāo)的全分辨率S0圖像，將所述第一干涉圖和第二干涉圖的差圖像解調(diào)得到調(diào)制系數(shù)均衡而且消去串?dāng)_的S1～3圖像，通過兩次測(cè)量，消除了S0對(duì)S1～3通道間的串?dāng)_，移除了偽信號(hào)，同時(shí)獲取了目標(biāo)的全分辨率S0圖像，提高了空間分辨率。附圖說明圖1是以傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡組合為橫向剪切分束器件的快拍成像測(cè)偏儀的示意圖；圖2是傳統(tǒng)薩瓦偏光鏡(CSP)橫向剪切分束入射光線示意圖；圖3是從CSP2后表面出射的四條光線的示意圖；圖4是以改進(jìn)型薩瓦偏光鏡組合為橫向剪切分束器件的快拍成像測(cè)偏儀的示意圖；圖5是改進(jìn)型薩瓦偏光鏡(MSP)橫向剪切分束入射光線示意圖；圖6是從MSP2后表面出射的四條光線的示意圖；圖7是本專利技術(shù)的以改進(jìn)型薩瓦偏光鏡組合為橫向剪切本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法，其特征在于，包括采用快拍模式或分時(shí)模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全偏振成像測(cè)偏，所述快拍模式的全偏振成像測(cè)偏方法為：第一目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖，經(jīng)解調(diào)后得到所述入射光的S0～3圖像；所述分時(shí)模式的全偏振成像測(cè)偏的方法為：第二目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖；然后沿所述偏振片所在的平面水平旋轉(zhuǎn)所述偏振片90°，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后再次成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第二干涉圖，將所述第一干涉圖和第二干涉圖相加得到消除串?dāng)_的目標(biāo)的全分辨率S0圖像，將所述第一干涉圖和第二干涉圖的差圖像解調(diào)得到調(diào)制系數(shù)均衡而且消去串?dāng)_的S1～3圖像；其中，所述偏振片的偏振化方向角為22.5°。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙模式全偏振成像測(cè)偏方法，其特征在于，包括采用快拍模式或分時(shí)模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全偏振成像測(cè)偏，所述快拍模式的全偏振成像測(cè)偏方法為：第一目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖，經(jīng)解調(diào)后得到所述入射光的S0～3圖像；所述分時(shí)模式的全偏振成像測(cè)偏的方法為：第二目標(biāo)光源發(fā)射的一束入射光經(jīng)過沿入射光傳播方向依次同軸放置的濾波片、第一改進(jìn)型薩瓦偏光鏡、半波片、第二改進(jìn)型薩瓦偏光鏡和偏振片后轉(zhuǎn)化為四束平行的線偏振光，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第一干涉圖；然后沿所述偏振片所在的平面水平旋轉(zhuǎn)所述偏振片90°，所述四束平行的線偏振光穿過同軸設(shè)置的透鏡后再次成像于電荷耦合元件上，得到所述入射光的第二干涉圖，將所述第一干涉圖和第二干涉圖相加得到消除串?dāng)_的目標(biāo)的全分辨率S0圖像，將所述第一干涉圖和第二干涉圖的差圖像解調(diào)得到...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹奇志，張晶，李武鋼，樊東鑫，鄧婷，戴海青，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣西師范學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：廣西;45