[发明专利]一种微型偏振光谱成像探测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于偏振光谱成像技术领域，具体涉及一种微型偏振光谱成像探测系统及方法。

背景技术

对目标更多属性的获取，是光学类传感器不断追求的目标。随着光谱成像技术和偏振成像技术的发展与成熟，光谱成像和偏振成像结合形成了一种新的光学探测技术—偏振光谱成像技术。偏振光谱成像技术能对目标的空间图像信息、光谱信息和偏振信息进行探测，具有明显的原理先进性和技术优势，单纯利用光谱信息或者偏振信息对目标进行识别和检测存在一定的局限性，将两者进行有机的结合能够提高对目标的探测识别能力。尤其适合在浑浊介质(烟、雾、霾、尘、水体等)等条件下的目标探测，为在复杂背景中检测出感兴趣的目标，尤其经过光谱伪装或者具有高度隐蔽能力的目标，提供一种新型有效的方法。也由于偏振态具备“强光弱化”和“弱光强化”的特点，可以极大延伸遥感暗-亮两端的探测区。同时，用偏振手段对大气衰减可以进行精确描述和规律发现，也可为新大气窗口理论提供客观依据。

目前，偏振光谱成像探测方法主要有以下几种方式：

1、基于可调谐光谱器件如AOTF(声光调谐)和LCTF(液晶调谐)的偏振光谱成像方法

如D.A.Glenar,J.J.Hillman,B Saif,et al.POLARIS-II:an acousto-optic imaging spectropolarimeter for ground-based astronomy[J].SPIE,1992,1747:90～102；T.SUZUKI,H.KUROSAKI,Shigeharu ENKYO,et al.Application of an AOTF imaging spectropolarimetry[J].SPIE,1997,3121:356～365都是利用声光衍射原理和和液晶电调谐原理进行光谱谱段的选择，同时，采用相位延迟器件LCVR等组合进行偏振态的测量，由于可调谐光谱器件需要专门的驱动电路，因此导致其系统功耗较大。

2、计算层析型的偏振光谱成像方法

如M.J.Duggin,R.L.Algorithms for target discrimination and contrast enhancement using narrowband polarimetric image data[J].Proceedings of SPIE,2002,4480:248～256；R.W.Aumiller,C.V.EustaceL.Dereniak,et al.Snapshot imaging spectropolarimetry in the visible and infrared[J].Proceedings of SPIE,2008,6972:69720D；B.H.Miles,R.A.Googson,E.L.Dereniak,et al.Computed-tomography imaging spectropolarimeter(CTISP):instrument design,operation and results[J].SPIE,1999,3753:169～180，均通过安装多个不同偏振方向的偏振片和波片进行偏振态和光谱信息的探测，缺点是偏振态测量的时间长，有运动部件，在偏振态快速变化的条件下不适用，而且结构复杂，不利于设备的微型化和轻量化。

3、基于狭缝色散的光谱偏振方法

如S.H.Jones,F.J.Iannarilli,P.L.Kebabian.Realization of quantitative-grade fieldable snapshot imaging spectropolarimeter[J].Optics Express,2004,12(26):6559～6573；E.Kim,D.Dave,T.E Milner.Polarization based microscopy using a fiber optic spectral polarimeter[J].Proceedings of SPIE,2002,4617:191～199，都采用偏振-光谱强度调制技术，通过在普通的狭缝色散光谱仪光路中添加光谱调制模块来实现偏振态的测量，该方法的缺点是系统采用狭缝，能量利用率比较低，同时光谱存在混叠现象。

4、基于偏振光栅的偏振光谱成像方法