本申请涉及分时偏振成像方法及系统、工业检测装置，第一线偏振光入射至高速液晶面板；高速液晶面板显示一个标定图像且将第一线偏振光转为调节偏振光入射至被摄物体；被摄物体产生反射或透射光线入射至第二线偏振片后入射至摄像机，摄像机拍摄与标定图像的第二线偏振光相对应的偏振图像；确定对应第一线偏振片与第二线偏振片处于90度、45度及0度的三个标定图像均已拍摄得到偏振图像；根据三个偏振图像计算被摄物体在每个像素点的偏振参数。避免了传统分时型偏振成像系统通过旋转偏振片进行图像采集所造成的精度问题及效率问题，避免了同时偏振成像系统的结构复杂及成本高的问题，可与传统的视觉检测方法融合，尤其适合在工业检测领域应用。工业检测领域应用。工业检测领域应用。
【技术实现步骤摘要】
分时偏振成像方法及系统、工业检测装置
[0001]本申请涉及机器视觉及工业检测领域，特别是涉及分时偏振成像方法及系统、工业检测装置。
技术介绍
[0002]光波的偏振态是丰富的信息来源，例如辐射光、反射光、透射光和散射光的偏振态承载着大量的宝贵信息，对它们的测量具有十分重要的意义。偏振测量术和椭偏测量术已经广泛地应用在物理、化学、光学、电子、金属、生物和医学等领域，可用于机器视觉、工业检测与测量等领域。
[0003]常用的偏振测量方法有如下几种：
[0004]1、分时偏振成像
[0005]分时型偏振成像系统(division of time polarimeter，DoTP)，通过引入动态元件来采集不同时刻下不同偏振方向的强度图像然后反解出偏振信息。最简单的就是通过旋转偏振片进行图像采集，但这种旋转来得到不同偏振方向的图像会产生很大的误差，使得成像精度下降，而且手动或者机械运动也会造成光束的漂移，速度也较慢。
[0006]2、同时偏振成像系统
[0007]与分时偏振成像相比，同时偏振成像系统可以经过一次曝光来获取目标多幅不同角度的偏振图像，图像的获取和分解是在同一时间，不容易受到目标的运动状态和自身偏振态特性的影响，而且还不用旋转偏振片，相对来说有较高的稳定性和准确性，适用于运动目标的动态测量。比较典型的同时偏振成像有分振幅、分孔径和分焦平面三种方式。
[0008]2.1分振幅偏振成像系统(division of amplitude polarimeter，DoAmP)
[0009]利用分光棱镜将入射光同时分成多路光束，然后在经过分光器件进行调制，入射到对应的探测器中，得到带有不同偏振信息的强度图像，再进行算法融合的到偏振图像。
[0010]入射光经过分光棱镜分为两束光，然后各自经过偏振分光棱镜，形成四束偏振光，由四个CCD探测得到四幅偏振图像，然后得到四个斯托克斯矢量图像。这个系统可以再同一时间获得多个偏振分量图，响应速度快，处理效率高，但因为有多个光学子系统和CCD探测系统，体积庞大，造价昂贵，而且各个子系统参数差异容易引起误差。
[0011]2.2分孔径偏振成像系统(division of aperture polarimeter，DoAP)
[0012]与分振幅偏振分光棱镜不同，分孔径偏振成像系统是利用偏心离轴将入射光同时分为四束，每条光路中都放入不同的偏振器件，在探测器焦平面上同时获得同一个目标的多个不同方向的偏振信息。美国Ploaris Sensor Technologies公司，开发了一套微透镜组实现的分孔径型偏振成像系统，微透镜组将入射光分为4个部分，然后分别通过四个微型偏振片例如0度、45度、90度及135度，最后在CCD上得到4幅含有不同偏振信息的图像。该系统具有响应速度快、处理方便、结构简单等优势，但会有空间分辨率损失的问题，最后合成的偏振图像仅为探测器探测区域的四分之一，而且各个通道最佳成像焦面很难调准难以保证偏振信息的精度。
[0013]2.3分焦平面偏振成像系统(division of focal
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plane polarimeter，DoFP)
[0014]这个是微偏振阵列集成到相机的传感器上，来进行实时偏振测量。最具代表性的就是4D Tech公司2016年开发的PolarCam和Sony公司开发的IMX250MZR型CMOS偏振传感器。使用金属线栅微偏振阵列作为核心元件，其中每四个微偏振器件为一组，称为超像素，每个分别刻画了4个偏振方向称为4个亚像素，4个偏振方向分别为0度、45度、90度及135度，每个亚像素都可以独立提取目标光中的偏振方向的强度信号，然后反解出斯托克斯矢量的前三个分量，进而得到目标光场中的偏振度、偏振角等信息。该方法成本较高，导致该种器件型号有限，并且空间分辨率较低。
[0015]但无论是分振幅还是分孔径或是分焦平面的同时偏振成像，均存在结构复杂难以简化、成本高昂难以降低的问题。
[0016]综上，现有的偏振成像方法，一类是成本低廉，但具有机械传动部件、速度慢、可靠性差的分时偏振成像方法；另一类是需要复杂的、成本高昂的定制光路和传感器的同时偏振成像方法。
技术实现思路
[0017]基于此，有必要提供一种分时偏振成像方法及系统、工业检测装置。
[0018]在一个实施例中，一种分时偏振成像方法，其包括偏振成像过程，所述偏振成像过程包括步骤：S220，光源发出光线，经第一线偏振片形成第一线偏振光，入射至液晶面板；S230，液晶面板控制器控制所述液晶面板显示一个标定图像，所述液晶面板基于所述标定图像将所述第一线偏振光转为调节偏振光，入射至被摄物体；S240，所述被摄物体对所述调节偏振光产生反射光线或透射光线，入射至第二线偏振片形成第二线偏振光；S250，所述第二线偏振光入射至摄像机，所述摄像机拍摄与所述标定图像的第二线偏振光相对应的偏振图像；S260，判断对应所述第一线偏振片与所述第二线偏振片处于90度、45度及0度的三个标定图像是否均已拍摄得到所述偏振图像，否则继续执行步骤S230；S270，根据三个偏振图像，计算得到所述被摄物体在每个像素点的偏振参数。上述分时偏振成像方法基于高速液晶面板作为可控偏振光发生器，代替了机械式的运动部件，由于无需传动部件从而避免了传统分时型偏振成像系统通过旋转偏振片进行图像采集所造成的精度问题及效率问题，且由于采用分时偏振成像从而避免了同时偏振成像系统的结构复杂及成本高的问题，因此具有成本低、速度快、分辨率高、可定制性强等优势，并且可与传统的视觉检测方法融合，尤其适合在工业检测领域应用。
[0019]进一步地，步骤S270之后，所述分时偏振成像方法还包括步骤：S280，采用所述偏振参数标识所述被摄物体。进一步地，步骤S280之后，所述分时偏振成像方法还包括步骤：S290，根据所述偏振参数调整所述被摄物体的环境参数。进一步地，步骤S230中，液晶面板控制器向所述液晶面板分别写入第一标定图像、第二标定图像及第三标定图像，分别对应所述第一线偏振片与所述第二线偏振片处于90度、45度及0度，将所述第一线偏振光转为偏振方向受控的调节偏振光，入射至被摄物体；步骤S260中，所述摄像机分别拍摄对应第一标定图像、第二标定图像及第三标定图像的第二线偏振光的第一偏振图像、第二偏振图像及第三偏振图像。
[0020]在其中一个实施例中，所述偏振成像过程之前，所述分时偏振成像方法还包括偏
振方向标定过程；所述偏振方向标定过程包括步骤：S110，光源、第一线偏振片、液晶面板及第二线偏振片平行放置；S120，所述光源发出光线，经所述第一线偏振片形成第一线偏振光，入射至所述液晶面板；S130，液晶面板控制器控制所述液晶面板的液晶偏转方向，将所述第一线偏振光转为偏振方向受控的调节偏振光，入射至所述第二线偏振片；S140，所述调节偏振光经所述第二线偏振片形成第二线偏振光，入射至摄像机；S150，所述摄像机拍摄所述第二线偏振光得到系列图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种分时偏振成像方法，其特征在于，包括偏振成像过程，所述偏振成像过程包括步骤：S220，光源(100)发出光线，经第一线偏振片(200)形成第一线偏振光，入射至液晶面板(300)；S230，液晶面板控制器(400)控制所述液晶面板(300)显示一个标定图像，所述液晶面板(300)基于所述标定图像将所述第一线偏振光转为调节偏振光，入射至被摄物体(700)；S240，所述被摄物体(700)对所述调节偏振光产生反射光线或透射光线，入射至第二线偏振片(500)形成第二线偏振光；S250，所述第二线偏振光入射至摄像机(600)，所述摄像机(600)拍摄与所述标定图像的第二线偏振光相对应的偏振图像；S260，判断对应所述第一线偏振片(200)与所述第二线偏振片(500)处于90度、45度及0度的三个标定图像是否均已拍摄得到所述偏振图像，否则继续执行步骤S230；S270，根据三个偏振图像，计算得到所述被摄物体(700)在每个像素点的偏振参数。2.根据权利要求1所述分时偏振成像方法，其特征在于，所述偏振成像过程之前，所述分时偏振成像方法还包括偏振方向标定过程；所述偏振方向标定过程包括步骤：S110，光源(100)、第一线偏振片(200)、液晶面板(300)及第二线偏振片(500)平行放置；S120，所述光源(100)发出光线，经所述第一线偏振片(200)形成第一线偏振光，入射至所述液晶面板(300)；S130，液晶面板控制器(400)控制所述液晶面板(300)的液晶偏转方向，将所述第一线偏振光转为偏振方向受控的调节偏振光，入射至所述第二线偏振片(500)；S140，所述调节偏振光经所述第二线偏振片(500)形成第二线偏振光，入射至摄像机(600)；S150，所述摄像机(600)拍摄所述第二线偏振光得到系列图像，以其中最暗的一幅图像作为第一标定图像以呈现所述第一线偏振片(200)与所述第二线偏振片(500)处于90度的状态，最亮的一幅图像作为第二标定图像以呈现所述第一线偏振片(200)与所述第二线偏振片(500)处于0度的状态，最暗及最亮的中间值的一幅图像作为第三标定图像以呈现所述第一线偏振片(200)与所述第二线偏振片(500)处于45度的状态。3.根据权利要求2所述分时偏振成像方法，其特征在于，步骤S110中，所述第一线偏振片(200)与所述第二线偏振片(500)保持相同线偏振方向；及/或，步骤S130中，液晶面板控制器(400)向所述液晶面板(300)写入控制图像且由所述液晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕基，阳纯旭，
申请(专利权)人：深圳市泰沃德技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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