基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法制造方法及图纸

基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法，属于光电探测技术领域。测试装置包括前置光学子系统、可见光及短波红外偏振成像子系统、中波红外及长波红外偏振成像子系统、图像采集及处理子系统以及电路控制子系统。本发明专利技术基于被动成像原理，将多光谱技术和偏振技术相融合，可以在可见光、短波红外光、中波红外光以及长波红外光四个谱段进行工作，进而分析得到多谱段偏振光的传输特性，是对单谱段偏振光传输特性测试装置及方法的有益补充。其中波长调制单元Ⅰ和波长调制单元Ⅱ均采用声光可调滤波器或液晶可调滤波器，从而实现在宽谱段内入射光波的波长调试，避免了频繁更换滤光片引起的测量误差，提高了测量精度和工作效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法


[0001]本专利技术属于光电探测
，特别是涉及到一种基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法。

技术介绍

[0002]光电信息获取分为主动和被动两种方式。被动式探测方式通过探测目标的可见度、红外辐射实现目标探测、识别，由于其本身具有不发射任何特征信号，隐蔽性好等优点，在军事上得到极其广泛的应用。
[0003]随着科学技术的发展和生产生活的需要，对成像探测也有了更广泛的要求，通常的成像探测主要检测目标物体的反射光的光谱的强度信息，从而获得目标物体的尺寸、形状、种类、方位等信息进而对目标物体进行分析、识别和跟踪等操作。而当成像目标物体的背景环境比较恶劣时，比如有雾或霾、非均匀照明、低照度等，目标物体受复杂的背景噪声的影响太大而无法单单依靠光的强度信息来进行探测。而为了在复杂背景环境中准确有效地识别和检测出特定目标，特别是细小的、具有隐藏能力的特殊目标，更是对成像探测提出了新的挑战。
[0004]为了实现在复杂背景环境下目标的更准确探测就需要利用到光的偏振信息，在这种情况下，高效、精确测量偏振光的传输特性尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法用于解决复杂背景环境中特定目标不易准确有效识别的技术问题。
[0006]基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置，包括前置光学子系统、可见光及短波红外偏振成像子系统、中波红外及长波红外偏振成像子系统、图像采集及处理子系统以及电路控制子系统，所述前置光学子系统、可见光及短波红外偏振成像子系统、中波红外及长波红外偏振成像子系统共同装载于同一平面上，前置光学子系统的出射光线分别入射进可见光及短波红外偏振成像子系统以及中波红外及长波红外偏振成像子系统；所述可见光及短波红外偏振成像子系统的光轴与中波红外及长波红外偏振成像子系统的光轴平行，并且可见光及短波红外偏振成像子系统与中波红外及长波红外偏振成像子系统且并排排列；所述图像采集处理子系统包括图像处理单元和图像显示单元；所述图像处理单元分别与前置光学子系统、可见光及短波红外偏振成像子系统、中波红外及长波红外偏振成像子系统以及图像显示单元电性连接；所述电路控制子系统分别与可见光及短波红外偏振成像子系统以及中波红外及长波红外偏振成像子系统电性连接，电路控制子系统包括偏振调制控制单元和波长调制控制单元；所述偏振调制控制单元通过控制电压来控制可见光及短波红外偏振成像子系统以及中波红外及长波红外偏振成像子系统中各偏振片的旋转或者偏振调制单元的相位延迟；所述波长调制单元通过控制电压来完成可见光及短波红外偏振成像子系统中各声光波长调制单元对波长进行选择。
[0007]所述前置光学子系统包括望远光学单元、分光单元Ⅰ以及反射镜单元Ⅰ；所述望远光学单元与分光单元Ⅰ横向串行排列且同光轴，所述分光单元Ⅰ与反射镜单元Ⅰ纵向串行排列且同光轴；光线从望远光学单元进入系统后经分光单元Ⅰ分为两束，一束进入可见光及短波红外偏振成像子系统，另一束经反射镜单元Ⅰ折转后进入中波红外及长波红外偏振成像子系统。
[0008]所述可见光及短波红外偏振成像子系统包括分光单元Ⅱ、反射镜单元Ⅱ、偏振调制单元Ⅰ、偏振调制单元Ⅱ、波长调制单元Ⅰ、成像透镜单元Ⅰ、可见光偏振探测器、偏振调制单元Ⅲ、偏振调制单元Ⅳ、波长调制单元Ⅱ、成像透镜单元Ⅱ和短波红外偏振探测器；所述分光单元Ⅱ、偏振调制单元Ⅰ、偏振调制单元Ⅱ、波长调制单元Ⅰ、成像透镜单元Ⅰ以及可见光偏振探测器依次横向串行排列且同光轴，分光单元Ⅱ与反射镜单元Ⅱ纵向串行排列；所述反射镜单元Ⅱ、偏振调制单元Ⅲ、偏振调制单元Ⅳ、波长调制单元Ⅱ、成像透镜单元Ⅱ以及短波红外偏振探测器依次横向串行排列且同光轴；所述偏振调制单元Ⅰ、偏振调制单元Ⅱ、偏振调制单元Ⅲ以及偏振调制单元Ⅳ分别与偏振调制控制单元电性连接；所述波长调制单元Ⅰ以及波长调制单元Ⅱ分别与波长调制单元电性连接。
[0009]所述波长调制单元Ⅰ和波长调制单元Ⅱ均为声光可调滤波器或液晶可调滤波器。
[0010]所述偏振调制单元Ⅰ、偏振调制单元Ⅱ、偏振调制单元Ⅲ以及偏振调制单元Ⅳ均为液晶相位延迟器。
[0011]所述中波红外及长波红外偏振成像子系统包括分光单元Ⅲ、反射镜单元Ⅲ、偏振片Ⅰ、滤光片Ⅰ、成像透镜单元Ⅲ、中波红外偏振探测器、偏振片Ⅱ、滤光片Ⅱ、成像透镜单元Ⅳ以及长波红外偏振探测器；所述分光单元Ⅲ、反射镜单元Ⅲ、偏振片Ⅰ、滤光片Ⅰ、成像透镜单元Ⅲ以及中波红外偏振探测器依次横向串行排列且同光轴，所述分光单元Ⅲ与反射镜单元Ⅲ纵向串行排列；所述反射镜单元Ⅲ、偏振片Ⅱ、滤光片Ⅱ、成像透镜单元Ⅳ以及长波红外偏振探测器依次横向串行排列且同光轴。
[0012]基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试方法，根据所述的基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
[0013]步骤一、将目标物体置于所述基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置的零视距处；
[0014]步骤二、打开可见光偏振探测器，电路控制子系统在波长调制单元Ⅰ上分别施加不同的电压以完成波长选择，针对每一波长，电路控制子系统同时在偏振调制单元Ⅲ以及偏振调制单元Ⅳ上施加四组不同的电压，使得偏振调制单元Ⅲ以及偏振调制单元Ⅳ产生4个不同的相位延迟，相对应的在可见光偏振探测器上获取四幅不同的偏振图像，经图像处理单元进行数据处理后在显示单元上得到可见光波段的四个偏振分量、偏振度、偏振角、线偏振、圆偏振图像；
[0015]步骤三、打开短波红外偏振探测器，电路控制子系统在波长调制单元Ⅱ上分别施加不同的电压以完成波长选择，针对每一波长，电路控制子系统同时在两片偏振调制单元上施加四组不同的电压，使得两片偏振调制单元产生4个不同的相位延迟，相对应的在短波红外偏振探测器上获取四幅不同的偏振图像，经图像处理单元进行数据处理最终，在显示单元上得到短波红外波段的四个偏振分量、偏振度、偏振角、线偏振、圆偏振图像；
[0016]步骤四、打开中波红外偏振探测器，电路控制子系统控制线栅偏振片Ⅰ分别旋转
0
°
、45
°
、90
°
、135
°
，并在中波红外偏振探测器上采集到相应的偏振图像，经图像处理单元进行数据处理最终在显示单元上得到中波红外波段的四个偏振分量、偏振度、偏振角、线偏振、圆偏振图像；
[0017]步骤五、打开长波红外偏振探测器，电路控制子系统控制线栅偏振片Ⅱ分别旋转0
°
、45
°
、90
°
、135
°
，并在长波红外偏振探测器采集到相应的偏振图像，经图像处理单元进行数据处理最终在显示单元上得到长波红外波段的四个偏振分量、偏振度、偏振角、线偏振、圆偏振图像；
[0018]步骤六、将目标物按照设定的视距进行放置，并分别对目标物成像，目标物与实验装置之间为模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
(29)均为液晶相位延迟器。6.根据权利要求1所述的基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置，其特征是：所述中波红外及长波红外偏振成像子系统(3)包括分光单元Ⅲ(31)、反射镜单元Ⅲ(32)、偏振片Ⅰ(33)、滤光片Ⅰ(34)、成像透镜单元Ⅲ(35)、中波红外偏振探测器(36)、偏振片Ⅱ(37)、滤光片Ⅱ(38)、成像透镜单元Ⅳ(39)以及长波红外偏振探测器(310)；所述分光单元Ⅲ(31)、反射镜单元Ⅲ(32)、偏振片Ⅰ(33)、滤光片Ⅰ(34)、成像透镜单元Ⅲ(35)以及中波红外偏振探测器(36)依次横向串行排列且同光轴，所述分光单元Ⅲ(33)与反射镜单元Ⅲ(34)纵向串行排列；所述反射镜单元Ⅲ(34)、偏振片Ⅱ(37)、滤光片Ⅱ(38)、成像透镜单元Ⅳ(39)以及长波红外偏振探测器(310)依次横向串行排列且同光轴。7.基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试方法，根据权利要求1所述的基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，步骤一、将目标物体置于所述基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置的零视距处；步骤二、打开可见光偏振探测器(27)，电路控制子系统(5)在波长调制单元Ⅰ(25)上分别施加不同的电压以完成波长选择，针对每一波长，电路控制子系统(5)同时在偏振调制单元Ⅲ(28)以及偏振调制单元Ⅳ(29)上施加四组不同的电压，使得偏振调制单元Ⅲ(28)以及偏振调制单元Ⅳ(29)产生4个不同的相位延迟，相对应的在可见光偏振探测器(27)上获取四幅不同的偏振图像，经图像处理单元(41)进行数据处理后在显示单元(42)上得到可见光波段的四个偏振分量、偏振度、偏振角、线偏振、圆偏振图像；步骤三、打开短波红外偏振探测器(212)，电路控制子系统(5)在波长调制单元Ⅱ(210)上分别施加不同的电压以完成波长选择，针对每一波长，电路控制子系统(5)同时在两片偏振调制单元上施加四组不同的电压，使得两片偏振调制单元产生4个不同的相位延迟，相对应的在短波红外偏振探测器(212)上获取四幅不同的偏振图像，经图...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，司琳琳，李英超，战俊彤，张萌，张肃，段锦，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：