The invention provides a Stokes vector optical flow acquisition device for sky polarized light, which belongs to the design field of positioning and navigation sensor. It is mainly composed of adjustable calibration knob, sensor protection cover, integrated polarization optical flow sensor and other main parts. The invention is the light mechanical and electrical integration design, through the shell of the adjustable dial knob choose three different angles of the polarization direction, natural light through the polarizer filter three angles after the incident to the integrated polarization optical flow sensor, the CMOS sensor internal polarization optical flow sensor and photoelectric conversion module, the information is converted into polarized light electrical signal sensor integrated DSP image processing chip to signal conversion via embedded polarized Stokes vector and polarization optical flow algorithm. At the same time, a recursive algorithm is used to calculate the value of polarized light flow, and the error caused in the calculation process is reduced. The invention has the advantages of simple structure, high integration, stable performance, high robustness, accurate calculation results and so on.
【技术实现步骤摘要】
基于斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置及检测方法
本专利技术属于基于偏振光学理论和偏振光流算法相结合的光导航信息采集及计算设备,特别设计了利用斯托克斯矢量的偏振信息来进行偏振光流场和光流速度值计算的采集方法和传感器。涉及专利分类号G物理G06计算;推算;计数G06T一般的图像数据处理或产生G06T7/00图像分析,例如从位像到非位像G06T7/20运动分析。
技术介绍
光流法是目前运动图像分析的重要方法,是指时变图像中模式运动速度。光流表达了图像的变化,由于它包含了目标运动的信息,因此可被观察者用来确定目标的运动情况。光流场是指图像中所有像素点构成的一种二位瞬时速度场。所以光流不仅包含了被观察物体的运动信息,而且还包含有关景物三维结构丰富信息。偏振是光在传播过程中电矢量振动方向周期性规则变化的一种现象,是独立于强度、光谱和位相的又一信息属性。偏振图像含有丰富的偏振信息。利用斯托克斯矢量的四个参量可以描述光波的强度和所有偏振态。四个参量都是光强的时间平均值,组成一个四维数学参量。传统的天空偏振导航技术仅仅使用了偏振光中偏振方位角的相位信息,其中蕴含着更丰富的偏振斯托克斯矢量光流信息,却一直被研究者忽略。
技术实现思路
针对以上问题,本专利技术给出的基于斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置及检测方法如下:一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,包括三个呈旋转对称的偏振光流检测通道;所述的偏振光流检测通道包括设置在顶部、可旋转特定角度的偏振片;在所述的通道底部设有偏振光流传感器;使用过程中,调节所述偏振片至设定的角度,底部的偏振光流传感器采集 ...
【技术保护点】
一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,其特征在于包括三个呈旋转对称的偏振光流检测通道;所述的偏振光流检测通道包括设置在顶部、可旋转特定角度的偏振片;在所述的通道底部设有偏振光流传感器;使用过程中,调节所述偏振片至设定的角度,底部的偏振光流传感器采集多角度的光流信息,传输至处理单元。
【技术特征摘要】
1.一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,其特征在于包括三个呈旋转对称的偏振光流检测通道;所述的偏振光流检测通道包括设置在顶部、可旋转特定角度的偏振片;在所述的通道底部设有偏振光流传感器;使用过程中,调节所述偏振片至设定的角度,底部的偏振光流传感器采集多角度的光流信息,传输至处理单元。2.根据权利要求1所述的一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,其特征还在于:每个所述的偏振光流检测通道顶部设有上盖,配合上盖周边的刻度,完成特定角度的旋转。3.根据权利要求1或2所述的一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,其特征还在于所述的偏振光流检测通道外部设有调节偏振片和偏振光流传感器间距的调焦弹簧。4.根据权利要求3所述的一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,其特征还在于:工作状态下,呈旋转对称的三个所述的偏振光流检测通道中的偏振片分别调节到0°、45°和90°位置。5.一种基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测方法,其特征在于包括:—采用如权利要求4所述的基于偏振斯托克斯矢量光流的运动速度检测传感器装置,分别获取0°、45°和90°的偏振光通道采集的偏振光信号;—用MULLER矩阵表示偏振器件对原光波偏振属性的改变;并将所述°、45°和90°所述MULLER矩阵,求解出入射光束的斯托克斯分量I、Q、U,其中,I为投影在所述三个偏振光通道的光流传感器上的天空光强,Q为0°方向偏振分量的光强,U为45°方向偏振分量光强;—假设光流场同时满足基本约束方程和全局平滑条件,则光流的基本约束为全局平滑条件为—确定能够保证所述全局平滑条件以及基本约束同时达到最小值的泛函能量的最小值;所述泛函能量如下式所示:—将得到的偏振斯托克斯矢量Q、U带入上式就可以得到偏振光流算法:
【专利技术属性】
技术研发人员:关乐,刘胜,褚金奎,王忠旭,李世奇,康维东,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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