[发明专利]一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法

说明书

本发明公开的一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法，属于图像处理和测试计量技术领域。本发明对待校正的分时偏振成像系统的偏振片角度误差进行测量；然后，根据马吕斯定律和斯托克斯参量计算并校正偏振图像的偏振角信息；最后，根据马吕斯定律、斯托克斯参量及已校正的偏振角信息，完成对偏振度信息进行校正。本发明能够消除偏振片角度误差对偏振图像的偏振信息造成的不利影响，降低偏振度和偏振角图像的测量和计算误差，提高分时偏振系统的偏振信息准确性。

技术领域

本发明涉及基于分时成像偏振图像的偏振片角度误差校正方法，尤其涉及一种针对旋转 偏振片角度误差进行偏振信息校正。

背景技术

与强度成像相比，偏振图像在其基础上增加了目标表面偏振信息的维度(如偏振度、偏振 角)，偏振特性可以表达目标表面状态、材质等丰富的信息，并且可以减弱复杂背景及环境对 图像的影响，在目标识别，遥感，仿生学导航等领域受到广泛关注。

根据偏振成像系统结构不同，其主要分为分时成像和同时成像两类。分时成像偏振系统 通过不同时刻对相同目标进行偏振成像，适用于静止目标；同时成像偏振系统通过一次曝光 而得到目标不同偏振角度图像，对静止目标及运动目标皆适用。由于同时成像偏振系统造价 高昂，而分时成像系统相对低廉，目前研究中多采用分时偏振成像系统。

分时偏振成像系统采集偏振图像的关键是偏振片在不同角度对目标进行成像进而得到偏 振图像。现阶段分时成像系统中一般采取电机驱动偏振片旋转进而分别采集0°、45°、90°、135° 这4个方向偏振角度下的偏振图像。然而，在采取该方法采集图像的过程中由于电机初始位 置未归0，电机旋转精度等影响下，所采集的4个偏振角度跟理想值势必有一定的误差，这 对计算偏振信息的准确性带来了较大影响。

综上所述，对于分时成像偏振系统，对获得的偏振角度误差进行校正过程十分重要，必 不可少。如何对偏振角度误差进行校正，以增加偏振信息准确性是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法，旨在解决对分时偏振成像 系统因偏振角度误差所导致的偏振信息不准确的问题进行校正，有效校正分时偏振成像系统 及其获取的偏振图像，提高了偏振系统的精度和偏振信息的准确性

本发明公开的一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法，首先，测量偏振系统 0°、45°、90°、135°这4个方向与理论值的角度误差Δ₀、Δ₄₅、Δ₉₀、Δ₁₃₅；然后，根据角度误差及 偏振图像中的偏振角信息应用斯托克斯参量对偏振角进行校正；最后根据偏振图像斯托克斯 参量对偏振图像偏振度进行校正。

本发明公开的一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法，具体包括一下步骤：

步骤1，对未校正偏振系统偏振片角度误差进行测量。

具体步骤为：

步骤1.1，将光源放置于待校正偏振系统前，保证光源充满整个视场；调节光源光强度， 使偏振系统灰度值低于最大值；

步骤1.2，在光源与偏振系统中加入精确标定角度的偏振片，将偏振系统的偏振角度分别 调整到0°、45°、90°、135°，将标定的偏振片分别旋转至与其消光的角度-90°、-45°、0°、45°， 并统计其误差，得到0°、45°、90°、135°这4个方向的误差分别为Δ₀、Δ₄₅、Δ₉₀、Δ₁₃₅。为减小随 机误差的影响，角度误差的测量至少为4次，然后取平均值。

步骤2，利用偏振角度误差校正偏振图像。

目标及背景光可以分解成自然光和偏振光，表示为：