一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法技术方案

一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，包括：S1、标准线偏振片偏振角度与安装座关系标定，起偏产生线偏振方向可控的标准线偏振光；S2、四相机实时偏振成像系统光学系统偏振角度及视场内多点偏振角度测试；S3、四相机实时偏振成像系统暗电流测试；S4、粗测找到四相机实时偏振成像系统各孔径消光范围，精测DN值最小时对应的偏振消光角度；S5、计算得到四相机实时偏振成像系统待测孔径的相对偏振角度。本发明专利技术可实现对四相机实时偏振成像系统各孔径的偏振消光角度测试，计算得到相对偏振角度，测试精度只与测试设备精度有关，可有效衡量四相机实时偏振成像系统相对偏振角度与设计值差距。角度与设计值差距。角度与设计值差距。

【技术实现步骤摘要】
一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法


[0001]本专利技术属于偏振测试
，涉及一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法。

技术介绍

[0002]目标、环境和任务使命的变化在不断地促使光电成像制导系统的理论和技术发展演化。信息获取方式的改变、获取能力的增强是光电探测系统技术变革的基础和关键，目标偏振信息的获取和有效利用可为光电探测带来的增益愈专利技术显。为了在更加复杂的周边环境中，获取更加精细、多样化、丰富的目标信息，传统以强度探测为主的光电探测技术逐渐无法满足应用需求，因此需要综合考虑多维信息的获取，通过充分挖掘目标辐射或者反射的光的强度、光谱、偏振、相位等信息，实现多维信息的组合利用，实现智能化目标提取与识别等光电探测技术，提升光电探测技术在军民领域的应用效能。偏振成像技术作为一种新型光电探测技术近年来受到了广泛关注，偏振遥感的研究包括遥感器、辐射传输原理、仪器定标和数据应用等。在引入偏振后，遥感器的设计需要进行矢量计算，极大地丰富了信息量，偏振关注了电磁波作为横波的特性，拓展了电磁波的应用维度。
[0003]偏振仪器测试定标的原理和方法作为偏振遥感研究体系的一部分，是偏振遥感推广的理论和应用前提，为偏振探测系统的评价提供支撑。偏振定标不同于辐射强度定标，其原理和方法都更为复杂，偏振定标研究在我国是一个全新的课题，需要根据偏振辐射传输的原理研究偏振定标的一般性理论，再根据该理论对多个偏振参数发展具有针对性地测试方法和流程。辐射强度领域的遥感器定标已经发展的较为成熟，偏振定标是定量遥感研究中的一个重点和难点。
[0004]四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试是遥感器偏振定标的重要环节，对于大视场的光学系统而言，其偏振特性可以通过视场定标、辐射及其他偏振定标进行校正。但因偏振角度的角度误差而产生的偏振测量误差无法校正，因此检偏器的安装精度及安装方式很重要，它是提高偏振遥感探测精度的关键问题之一。现有的偏振角度测试方法理论可行，然而LED光源功率密度较低，偏振光强响应曲线在极小值点处变化缓慢，将引入较大测试误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，可构建一个线偏振方向可控的标准线偏振光，对四相机实时偏振成像系统开展实验室各孔径偏振消光角度测试，评估其与设计值差距，可应用于偏振遥感载荷参数高精度定标，给出数据处理先验知识，从而实现目标高精度偏振遥感探测。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，包括：
[0008]S1、搭建第一测试系统，进行标准线偏振片偏振角度与安装座关系标定，起偏产生线偏振方向可控的标准线偏振光；
[0009]S2、搭建第二测试系统，进行四相机实时偏振成像系统光学部分偏振角度及视场内多点偏振角度测试；
[0010]S3、进行四相机实时偏振成像系统暗电流测试；四相机实时偏振成像系统暗电流是指在无光照及无电注入条件下像元产生的额外输出，对偏振相机响应进行分析需要扣除暗电流；
[0011]S4、搭建第三测试系统，通过粗测找到四相机实时偏振成像系统各孔径消光范围，确定精测DN值最小时对应的偏振消光角度；
[0012]S5、计算得到四相机实时偏振成像系统待测孔径的相对偏振角度，完成四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试。
[0013]进一步的，在步骤S1中，所述标准线偏振片偏振角度与安装座关系标定为偏振片角度与偏振片调整架之间的安装关系映射；定义偏振角度为偏振片偏光轴方向与偏振态测量仪水平0
°
偏振方向夹角；旋转标准线偏振片，通过偏振态测量仪读数，找到标志点的真实偏振角度与偏振片调整架刻度之间的关系；
[0014]标准线偏振片偏振角度θ
Polarizer
与安装座刻度θ
Polarizer
‑
holder
之间存在以下对应关系：
[0015][0016]式中，θ0表示标准线偏振片偏振角度为0
°
时对应的旋转安装座刻度，等间距旋转标准线偏振片，找到几组标志点的偏振角度与安装座刻度之间对应关系拟合曲线，标志点分布在理论曲线附近；
[0017]所述第一测试系统包括：依次放置的激光器、标准线偏振片、衰减片以及偏振态测量仪；激光器、标准线偏振片、衰减片以及偏振态测量仪光轴保持一致，其中标准线偏振片与衰减片保持平行；标准线偏振片安装在安装座上，安装座上设置有偏振片调整架，用于调整安装座的角度。
[0018]进一步的，在步骤S1中，线偏振方向可控的标准线偏振光为完全线偏振光，由激光透过已标定的标准线偏振片产生。
[0019]进一步的，在步骤S2中，第二测试系统具体包括依次放置的激光器、标准线偏振片、衰减片、待测光学系统以及偏振态测量仪；激光器、标准线偏振片、衰减片、待测光学系统以及偏振态测量仪光轴保持一致，其中标准线偏振片与衰减片与光轴保持垂直；所述待测光学系统是指四相机实时偏振成像系统的光学部分；
[0020]所述四相机实时偏振成像系统光学部分是四相机实时偏振成像系统光学部组件，包括偏振角度为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
的四条通道，每条通道包含一片线偏振片；每个通道呈2
×
2阵列平行分布用于对同一目标区域成像，每个通道的探测模块由镜头与线偏振片组成，四个通道探测模块依次命名为相机1、相机2、相机3、相机4，其偏振角度分别为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
，四个通道的光学结构完全相同；
[0021]所述四相机实时偏振成像系统偏振角度是指含偏振片的光学系统的偏光轴角度，
即透光方向与水平轴之间的角度，由偏振片偏光轴安装方向决定；
[0022]所述视场内多点是镜头中心点及其周围均布四点位置。
[0023]进一步的，在步骤S3中，暗电流由下式表示：
[0024][0025]式中N
dark
为暗电荷的数量，Q
dark
为暗电流电荷量，q为电子电荷量，I
dark
为暗电流，t
INT
为积分时间；
[0026]DN＝DN
signal
+DN
dark
＝k
·
(N
signal
+N
dark
)
[0027]式中DN为待测相机响应，DN
signal
为相机信号响应，DN
dark
为相机暗电流响应；N
signal
为信号电荷数量，k为响应系数；
[0028]将待测相机相应DN去除暗电流信号DN
dark
实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于步骤如下：S1、搭建第一测试系统，进行标准线偏振片偏振角度与安装座关系标定，起偏产生线偏振方向可控的标准线偏振光；S2、搭建第二测试系统，进行四相机实时偏振成像系统光学部分偏振角度及视场内多点偏振角度测试；S3、进行四相机实时偏振成像系统暗电流测试；四相机实时偏振成像系统暗电流是指在无光照及无电注入条件下像元产生的额外输出，对偏振相机响应进行分析需要扣除暗电流；S4、搭建第三测试系统，通过粗测找到四相机实时偏振成像系统各孔径消光范围，确定精测DN值最小时对应的偏振消光角度；S5、计算得到四相机实时偏振成像系统待测孔径的相对偏振角度，完成四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试。2.根据权利要求1所述的一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于：在步骤S1中，所述标准线偏振片偏振角度与安装座关系标定为偏振片角度与偏振片调整架之间的安装关系映射；定义偏振角度为偏振片偏光轴方向与偏振态测量仪水平0
°
偏振方向夹角；旋转标准线偏振片，通过偏振态测量仪读数，找到标志点的真实偏振角度与偏振片调整架刻度之间的关系；标准线偏振片偏振角度θ
Polarizer
与安装座刻度θ
Polarizer
‑
holder
之间存在以下对应关系：式中，θ0表示标准线偏振片偏振角度为0
°
时对应的旋转安装座刻度，等间距旋转标准线偏振片，找到几组标志点的偏振角度与安装座刻度之间对应关系拟合曲线，标志点分布在理论曲线附近；所述第一测试系统包括：依次放置的激光器、标准线偏振片、衰减片以及偏振态测量仪；激光器、标准线偏振片、衰减片以及偏振态测量仪光轴保持一致，其中标准线偏振片与衰减片保持平行；标准线偏振片安装在安装座上，安装座上设置有偏振片调整架，用于调整安装座的角度。3.根据权利要求2所述的一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于：在步骤S1中，线偏振方向可控的标准线偏振光为完全线偏振光，由激光透过已标定的标准线偏振片产生。4.根据权利要求1所述的一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于：在步骤S2中，第二测试系统具体包括依次放置的激光器、标准线偏振片、衰减片、待测光学系统以及偏振态测量仪；激光器、标准线偏振片、衰减片、待测光学系统以及偏振态测量仪光轴保持一致，其中标准线偏振片与衰减片与光轴保持垂直；所述待测光学系统是指四相机实时偏振成像系统的光学部分；所述四相机实时偏振成像系统光学部分是四相机实时偏振成像系统光学部组件，包括偏振角度为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
的四条通道，每条通道包含一片线偏振片；每个通道呈2
×
2阵
列平行分布用于对同一目标区域成像，每个通道的探测模块由镜头与线偏振片组成，四个通道探测模块依次命名为相机1、相机2、相机3、相机4，其偏振角度分别为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
，四个通道的光学结构完全相同；所述四相机实时偏振成像系统偏振角度是指含偏振片的光学系统的偏光轴角度，即透光方向与水平轴之间的角度，由偏振片偏光轴安装方向决定；所述视场内多点是镜头中心点及其周围均布四点位置。5.根据权利要求1所述的一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于：在步骤S3中，暗电流由下式表示：式中N
dark
为暗电荷的数量，Q
dark
为暗电流电荷量，q为电子电荷量，I
dark
为暗电流，t
INT
为积分时间；DN＝DN
signal
+DN
dark
＝k
·
(N
signal
+N
dark
)式中DN为待测相机响应，DN
signal
为相机信号响应，DN
dark
为相机暗电流响应；N
signal
为信号电荷数量，k为响应系数；将待测相机相应DN去除暗电流信号DN
dark
实现暗电流校正；暗室中用黑布遮盖四相机实时偏振成像系统，此时的DN
dark
为相机暗电流响应，取各像素的DN
dark
中位数用于校正。6.根据权利要求5所述的一种四相机实时偏振成像系统的相对偏振角度测试方法，其特征在于：在步骤S4中，所述第三测试系统具体包括依次放置的激光器、1号标准线偏振片、衰减片、2号标准线偏振片、待测成像系统以及数据采集系统；激光器、标准线偏振片、衰减片、待测相机以及数据采集系统光轴保持一致，其中两个标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张月，张学敏，柳祎，俞越，焦建超，苏云，邓红艳，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：