一种全偏振高光谱干涉成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全偏振高光谱干涉成像装置及方法，利用电控双折射器件进行偏振相位调制，并通过偏振分光器获得的双光路进行像素配准图像的采集，并进行高光谱和全偏振信息的解算。目标地物的散射光由前置光学系统收集并由偏振相位调制器进行偏振相位调制后，在偏振分光棱镜对光进行分路，分为O光和E光两路，在保证图像配准的条件下进行干涉成像与同步测量，并将得到的一系列图像信息送入系统处理；本发明专利技术不仅保留了高的光通量和高光谱获取的技术特征，还实现的全偏振遥感测量；获得的全偏振高光谱遥感成像信息能够进一步的提高目标地物的空间分辨能力，增强对遥感目标的分析能力，增加遥感测量结果的信息量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，利用电控双折射器件进行偏振相位调制，并通过偏振分光器获得的双光路进行像素配准图像的采集，并进行高光谱和全偏振信息的解算。目标地物的散射光由前置光学系统收集并由偏振相位调制器进行偏振相位调制后，在偏振分光棱镜对光进行分路，分为O光和E光两路，在保证图像配准的条件下进行干涉成像与同步测量，并将得到的一系列图像信息送入系统处理；本专利技术不仅保留了高的光通量和高光谱获取的技术特征，还实现的全偏振遥感测量；获得的全偏振高光谱遥感成像信息能够进一步的提高目标地物的空间分辨能力，增强对遥感目标的分析能力，增加遥感测量结果的信息量。【专利说明】
本专利技术涉及光学仪器和遥感
，尤其涉及一种全偏振测量与高光谱成像结合的装置及方法。
技术介绍
近些年，随着对遥感探测研究的不断深入，利用偏振遥感技术能比普通遥感提供更为丰富的信息资源已成为世界上各个国家研究人员的共识。大量报导表明，相对以往的普通遥感成像技术，偏振成像遥感技术尤其在“水体” “气体” “植被”等的变化及趋势分析上有着明显的优势，能够进行更为精准的探测和分析。目前，国内外都十分重视偏振成像遥感技术及其应用的研究。由于对全球自然状态变化进行精准监测的迫切需求，偏振测量技术自身的日益提高，在空间对地遥感中能否在偏振探测中获取完整准确的信息已成为关键科学问题之一。普通遥感探测仪(包括国内开发的多数仪器)设计的原理基于认定所探测地物偏振信息的Stokes矢量中V分量可以忽略这一假设的基础上实现了对Q、U分量的遥感测量。实际上V分量不仅不能忽略，而且还包含重要的信息。根据偏振光学理论，入射光经介质反射时，由于不同介质及其表面的作用各有差异，出射光的偏振相位及其它偏振参数都将发生改变，仅测量Q、U分量无法获取偏振相位参数，不能反映完整的地物本质特性。因此，必须通过V分量中的偏振相位才能获取更可靠更完整的地物信息。目前大多数偏振遥感测算过程忽略的V分量(也即认为相位参量为O)是人为舍弃了一维地物的重要信息，极易造成偏振遥感信息的误差及缺失。忽略该分量甚至是导致“同质异谱”现象的重要原因。要解决这些问题，V分量测量研究是首先需要突破的难题。大量研究结果表明，偏振信息与光谱信息有着密不可分的内在关联。三者结合后形成的遥感测量技术，不但能够获取丰富的目标空间信息、光谱信息和偏振信息，而且将成为一种更为有利的获取目标信息的手段和方法。一种全偏振高光谱干涉成像技术为现有干涉成像光谱技术提供了进一步发展的空间，是多维遥感信息获取的研究和应用的重要解决方案。通过全偏振成像技术和低相干光谱技术的结合，设备同时兼有照相机、偏振仪和光谱仪的三重功能，在资源普查、环境检测、军事侦察等许多光学遥感
都将发挥重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种全偏振高光谱干涉成像装置，它包括:前置光学系统、偏振可控相位调制器、偏振分光棱镜、第一偏振型横向剪切干涉仪、第一收集光学系统、第一探测器、信号获取与处理系统、第二偏振型横向剪切干涉仪、第二收集光学系统和第二探测器；其中，目标发出的辐射光由前置光学系统收集准直并由偏振可控相位调制器进行偏振相位调制后，在偏振分光棱镜中分为两束光强相等的光，一束为水平偏振光，另一束为竖直偏振光，其中，第一偏振型横向剪切干涉仪将水平偏振光横向剪切成两束光强相等的光并进行检偏，检偏后的两束光强相等的光由第一收集光学系统汇聚后在第一探测器上干涉成像；第二偏振型横向剪切干涉仪将竖直偏振光在横向剪切成两束光强相等的光并进行检偏，检偏后的两束光强相等的光由第二收集光学系统汇聚后在第二探测器上干涉成像；第一探测器和第二探测器均与信号获取与处理系统相连；第一探测器和第二探测器得到的图像信息送入信号获取与处理系统处理。进一步地，所述第一偏振型横向剪切干涉仪和第二偏振型横向剪切干涉仪均由第一双折射棱镜、第二双折射棱镜和检偏器组成，所述第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的光轴方向垂直并保证剪切方向在XZ平面且关于Z轴对称，其中，X方向为垂直于纸面朝外方向，Y方向为纸面朝上方向，Z方向为纸面朝右方向；检偏器为偏振片，其偏振方向与Y轴平行，这样可以得到最大剪切量和最大调制度。一种基于上述装置的全偏振高光谱干涉成像方法，它包括以下步骤:(I)调节偏振可控相位调制器的电压，使其相位延迟量为0，第一探测器采集得到一幅图像信息Ixl，第二探测器采集得到一幅图像信息Iyl，Ixl和Iyl均为光强矩阵，矩阵中的各元素对应各像素点；(2)依次调节偏振可控相位调制器的相位延迟量为π /2，π和3 π /2，并得到各自相位延迟下第一和第二探测器上的图像Ixj和Iyj (1=2, 3，4分别对应相位延迟量/2，π和 3 π /2),(3)对于不同相位延迟量调制下的8幅图像Iij进行数值计算得到图像中各像元点的全偏振信息，用Stokes适量表不为:’其中i=X，y ;X和y代表的是第一收集系统得到的光强和第二收集系统出来的光强；j=l，2，3，4表示第几次调解相位延迟，分别对应于相位延迟量为O、/2, π和3 31 /2 ；【权利要求】1.一种全偏振高光谱干涉成像装置，其特征在于，它包括:前置光学成像系统(I)、偏振可控相位调制器(2 )、偏振分光棱镜(3 )、O光偏振型横向剪切干涉模块(4 )、O光成像光学系统(5)、O光成像探测器(6)、信号处理、控制与存储系统(7)、E光偏振型横向剪切干涉模块(8)、E光成像光学系统(9)和E光成像探测器(10)等；其中，目标的散射光由前置光学成像系统(I)收集，并通过受信号处理、控制与存储系统(7)控制的偏振可控相位调制器(2)进行偏振相位调制后，在偏振分光棱镜(3)中分为两束光强相等的线偏振光,一束为O光，另一束为E光，其中，O光偏振型横向剪切干涉模块(4)将透射的O光横向剪切成两束光强相等的偏振光并进行检偏，检偏后的两束光由O光成像光学系统(5)汇聚后在O光成像探测器(6)上干涉成像；E光偏振型横向剪切干涉模块(8)将E光横向剪切成两束光强相等的偏振光并进行检偏，检偏后的两束光由E光成像光学系统(9)汇聚后在E光成像探测器(10)上干涉成像；O光成像探测器(6)和E光成像探测器(10)与信号处理、控制与存储系统(7)相连；0光成像探测器(6)和E光成像探测器(10)采集的图像信息同步送入信号处理、控制与存储系统(7)处理。2.根据权利要求1所述全偏振高光谱干涉成像装置，其特征在于，所述O光偏振型横向剪切干涉模块(4)和E光偏振型横向剪切干涉模块(8)必须保证对偏振分光棱镜(3)的两个出光面上完全配准的O光和E光图像进行光学剪切分束与检偏。3.根据权利要求1所述全偏振高光谱干涉成像装置，其特征在于，所述O光成像探测器(6)和E光成像探测器(10)必须保证对O光和E光图像的采集实现高于像素级的图像配准及同步采集。4.根据权利要求1所述全偏振高光谱干涉成像装置，其特征在于，所述信号处理、控制与存储系统(7)通过对偏振可控相位调制器(2)发出调制信号，以获得必要的偏振相位调制结果，并对O光和E光图像进行同步采集。5.根据权利要求1所述全偏振高光谱干涉成像装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全偏振高光谱干涉成像装置，其特征在于，它包括：前置光学成像系统（1）、偏振可控相位调制器（2）、偏振分光棱镜（3）、O光偏振型横向剪切干涉模块（4）、O光成像光学系统（5）、O光成像探测器（6）、信号处理、控制与存储系统（7）、E光偏振型横向剪切干涉模块（8）、E光成像光学系统（9）和E光成像探测器（10）等；其中，目标的散射光由前置光学成像系统（1）收集，并通过受信号处理、控制与存储系统（7）控制的偏振可控相位调制器（2）进行偏振相位调制后，在偏振分光棱镜（3）中分为两束光强相等的线偏振光，一束为O光，另一束为E光，其中，O光偏振型横向剪切干涉模块（4）将透射的O光横向剪切成两束光强相等的偏振光并进行检偏，检偏后的两束光由O光成像光学系统（5）汇聚后在O光成像探测器（6）上干涉成像；E光偏振型横向剪切干涉模块（8）将E光横向剪切成两束光强相等的偏振光并进行检偏，检偏后的两束光由E光成像光学系统（9）汇聚后在E光成像探测器（10）上干涉成像；O光成像探测器（6）和E光成像探测器（10）与信号处理、控制与存储系统（7）相连；O光成像探测器（6）和E光成像探测器（10）采集的图像信息同步送入信号处理、控制与存储系统（7）处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇波，钟滕慧，李鑫，周强，杨建义，江晓清，王明华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：