一种绝对辐射与偏振联合的定标方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种绝对辐射与偏振联合的定标方法及装置，能够对通道色散型偏振光谱成像仪进行高精度的绝对辐射定标，提高对通道色散型偏振光谱成像仪的偏振探测精度并实现对不同视场偏振探测精度的统一。在绝对辐射定标过程中考虑了前置镜组偏振效应的影响，标定出了两个相位延迟器不可避免的方位角误差和不同视场的相位因子，消除了前置镜组偏振效应和方位角误差对仪器绝对辐射定标和探测结果的影响，可有效提高仪器的偏振探测精度并使不同视场偏振探测精度统一。在大视场通道色散型偏振光谱成像仪辐射定标中将发挥重要作用，具有广泛的工程应用价值。广泛的工程应用价值。广泛的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种绝对辐射与偏振联合的定标方法及装置


[0001]本专利技术属于光学计量测试
，具体涉及一种绝对辐射与偏振联合的定标方法及装置。

技术介绍

[0002]随着空间光学遥感技术的不断发展，遥感数据不仅需要定性或半定量地描绘地物目标的基本特征，还需要定量地解译地球物理参数，这就对空间光学遥感器的定标技术提出了更高的要求。
[0003]在偏振光学遥感领域，通道色散型偏振光谱成像技术(The Channeled Dispersive Imaging Spectropolarimetry,CDISP)作为一种先进的偏振光谱测量技术，仅需要简单的光学结构且内部偏振部件无需转动，就可以实现偏振、光谱和空间强度信息的同时获取。为实现该仪器的定量化应用，需要对其进行精确的绝对辐射定标。然而当目标光通过通道色散型偏振光谱成像仪时，仪器中光学系统所引入的偏振效应将会对入射目标光造成影响，并与绝对辐射定标系数耦合在一起，从而改变了目标光的偏振态并降低了仪器的偏振探测精度。尤其是对于需要获取多角度偏振信息的大视场偏振光谱成像仪器，前置镜组偏振效应带来的影响尤为显著，会造成不同视场的偏振探测精度出现较大差异。此外，通道色散型偏振光谱成像仪的核心组件是偏振光谱强度调制(Polarimetric Spectral Intensity Modulation,PSIM)模块，该模块由两个相位延迟器和一个偏振片组成，相位延迟器的方位角误差和相位因子均会对仪器的探测精度产生影响。因此，通道色散型偏振光谱成像仪的绝对辐射定标系数、前置镜组偏振效应、相位延迟器方位角误差以及相位因子均需要精确标定，以实现仪器的高精度偏振光谱信息探测和定量化应用。
[0004]然而现有的对偏振光谱成像仪的绝对辐射定标技术与传统光谱仪器的定标方法一致，并没有考虑前置镜组偏振效应对绝对辐射定标及探测结果的影响。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种绝对辐射与偏振联合的定标方法及装置，能够对通道色散型偏振光谱成像仪进行高精度的绝对辐射定标，提高对通道色散型偏振光谱成像仪的偏振探测精度并实现对不同视场偏振探测精度的统一。
[0006]为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种绝对辐射以及偏振联合的定标方法，对通道色散型偏振光谱成像仪进行定标，包括如下步骤：
[0008]步骤1，获取待定标仪器的探测器暗电流；
[0009]将绝对辐射光源直接入射到待定标仪器，充满待定标仪器口径；
[0010]调节绝对辐射光源亮度，获取不同辐射亮度入射下待定标仪器不同视场的灰度值；
[0011]步骤2，根据待定标仪器的探测器暗电流、不同辐射亮度入射待定标仪器不同视场
的灰度值，确定每个像元的调制绝对辐射定标系数；所述调制绝对辐射定标系数为真实绝对辐射定标系数与前置镜组偏振效应调制的结果；
[0012]步骤3，将不同方向的线偏振光入射到待定标仪器，分别获取待定标仪器不同视场的灰度值；
[0013]步骤4，根据所述调制绝对辐射定标系数和其中一个方向线偏振光入射待定标仪器的中心视场灰度值，得到该方向线偏振光入射待定标仪器的中心视场光谱辐亮度值；根据所述中心视场光谱辐亮度值，确定出两个相位延迟器的方位角误差和第二个相位延迟器的相位因子；
[0014]步骤5，根据所述调制绝对辐射定标系数、所述两个相位延迟器的方位角误差和第二个相位延迟器的相位因子，确定出待定标仪器不同视场下的真实绝对辐射定标系数和前置镜组的二向衰减；
[0015]步骤6，根据所述真实绝对辐射定标系数、步骤3获得的不同方向的线偏振光入射待定标仪器的不同视场灰度值，得到不同方向的线偏振光入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值；
[0016]根据非步骤4所用方向线偏振光的入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值，确定出不同视场下第一个相位延迟器的相位因子；根据步骤4所用方向线偏振光入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值，确定出不同视场下前置镜组的位相延迟。
[0017]其中，所述步骤4中的方向线偏振光为0
°
线偏振光，所述步骤6中的，非步骤4所用方向线偏振光为45
°
线偏振光。
[0018]其中，所述步骤1中，不同辐射亮度入射下不同视场的灰度值DN
j
(σ,θ)，其表达式为：
[0019][0020]其中，上标j表征积分球不同辐射亮度等级，θ表征不同视场，σ为波数，A(σ,θ)为探测器像元响应，M
spec
、M
imag
、M
P
、和M
fore
分别表示色散型光谱成像仪、成像镜组、偏振片、相位延迟器、相位延迟器和前置镜组的穆勒矩阵，ε2和ε1分别为相位延迟器和相位延迟器的方位角误差，和分别为相位延迟器和相位延迟器所引入的相位延迟量，
为光谱辐射亮度计所获取的积分球出射不同辐射亮度所对应的光谱辐亮度值，C(σ,θ)为用黑色绒布遮挡待定标仪器全部口径后色散型光谱成像仪所获取的探测器暗电流，A
k
′
(σ,θ)为调制绝对辐射定标系数，A
k
(σ,θ)为真实绝对辐射定标系数，D
fore
(σ,θ)为前置镜组的二向衰减，a1＝sin2ε1，a2＝cos2ε1，b1＝sin2ε2，b2＝cos2ε2，c1＝sin2(ε
2-ε1)，c2＝cos2(ε
2-ε1)。
[0021]其中，所述步骤3中，不同线偏振光入射下不同视场的灰度值DN
i
(σ,θ)，其表达式为：
[0022][0023]其中，上标i表征线偏振光不同的偏振态，为不同线偏振光的斯托克斯矢量，
[0024][0025]δ
fore
(σ,θ)为前置镜组的位相延迟，B
i
(σ,θ)为不同线偏振光入射仪器时所接收到的调制光谱辐亮度，表达式为：
[0026][0027]对探测器所接收到的调制光谱辐亮度进行傅里叶逆变换得到调制光谱频域通道信息C
i,θ
(L)，其表达式为：
[0028][0029]其中，上标i和θ分别表征不同线偏振光和不同视场，L为波数σ的傅里叶变换对，L1和L2分别为相位延迟器和引入的光程差，各通道的表达式为：
[0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039]其中，所述步骤4中，45
°
线偏振光入射待定标仪器所获取的中心视场光谱辐亮度值B
45
°
(σ,0)，其表达式为：
[0040][0041]对B
45
°
(σ,0)的频域通道和进行滤波并傅里叶变换，经过运算后可求得相位延迟器的方位角误差和相位延迟器的相位因子：
[0042][0043][0044][0045]其中，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝对辐射以及偏振联合的定标方法，其特征在于，对通道色散型偏振光谱成像仪(2)进行定标，包括如下步骤：步骤1，获取待定标仪器的探测器暗电流；将绝对辐射光源直接入射到待定标仪器，充满待定标仪器口径；调节绝对辐射光源亮度，获取不同辐射亮度入射下待定标仪器不同视场的灰度值；步骤2，根据待定标仪器的探测器暗电流、不同辐射亮度入射待定标仪器不同视场的灰度值，确定每个像元的调制绝对辐射定标系数；所述调制绝对辐射定标系数为真实绝对辐射定标系数与前置镜组偏振效应调制的结果；步骤3，将不同方向的线偏振光入射到待定标仪器，分别获取待定标仪器不同视场的灰度值；步骤4，根据所述调制绝对辐射定标系数和其中一个方向线偏振光入射待定标仪器的中心视场灰度值，得到该方向线偏振光入射待定标仪器的中心视场光谱辐亮度值；根据所述中心视场光谱辐亮度值，确定出两个相位延迟器的方位角误差和第二个相位延迟器的相位因子；步骤5，根据所述调制绝对辐射定标系数、所述两个相位延迟器的方位角误差和第二个相位延迟器的相位因子，确定出待定标仪器不同视场下的真实绝对辐射定标系数和前置镜组的二向衰减；步骤6，根据所述真实绝对辐射定标系数、步骤3获得的不同方向的线偏振光入射待定标仪器的不同视场灰度值，得到不同方向的线偏振光入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值；根据非步骤4所用方向线偏振光的入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值，确定出不同视场下第一个相位延迟器的相位因子；根据步骤4所用方向线偏振光入射待定标仪器的不同视场光谱辐亮度值，确定出不同视场下前置镜组的位相延迟。2.如权利要求1所述的绝对辐射以及偏振联合的定标方法，其特征在于，所述步骤4中的方向线偏振光为0
°
线偏振光，所述步骤6中的，非步骤4所用方向线偏振光为45
°
线偏振光。3.如权利要求1或2所述的绝对辐射以及偏振联合的定标方法，其特征在于，所述步骤1中，不同辐射亮度入射下不同视场的灰度值DN
j
(σ,θ)，其表达式为：
其中，上标j表征积分球(1)不同辐射亮度等级，θ表征不同视场，σ为波数，A(σ,θ)为探测器像元响应，M
spec
、M
imag
、M
P
、、和M
fore
分别表示色散型光谱成像仪(16)、成像镜组(14)、偏振片(13)、相位延迟器(12)、相位延迟器(11)和前置镜组(10)的穆勒矩阵，ε2和ε1分别为相位延迟器(12)和相位延迟器(11)的方位角误差，和分别为相位延迟器(12)和相位延迟器(11)所引入的相位延迟量，位延迟器(11)所引入的相位延迟量，为光谱辐射亮度计(4)所获取的积分球(1)出射不同辐射亮度所对应的光谱辐亮度值，C(σ,θ)为用黑色绒布遮挡待定标仪器全部口径后色散型光谱成像仪(16)所获取的探测器暗电流，A
k
′
(σ,θ)为调制绝对辐射定标系数，A
k
(σ,θ)为真实绝对辐射定标系数，D
fore
(σ,θ)为前置镜组(10)的二向衰减，a1＝sin2ε1，a2＝cos2ε1，b1＝sin2ε2，b2＝cos2ε2，c1＝sin2(ε
2-ε1)，c2＝cos2(ε
2-ε1)。4.如权利要求3所述的绝对辐射以及偏振联合的定标方法，其特征在于，所述步骤3中，不同线偏振光入射下不同视场的灰度值DN
i
(σ,θ)，其表达式为：
其中，上标i表征线偏振光不同的偏振态，为不同线偏振光的斯托克斯矢量，δ
fore
(σ,θ)为前置镜组(10)的位相延迟，B
i
(σ,θ)为不同线偏振光入射仪器时所接收到的调制光谱辐亮度，表达式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜昌翔，邢文赫，鞠学平，泊建，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：