[发明专利]一种偏振成像系统逐点标定方法

说明书

本发明涉及一种偏振成像系统逐点标定方法，属于偏振成像技术领域。本发明通过偏振成像系统采集多组4通道偏振图像，应用大视场轴外斜光束入射偏振成像理论计算出边缘视场出射光的强度和中心视场强度之比，根据中心视场的线偏振光归一化的斯托克斯矢量得到边缘视场线偏振光的斯托克斯矢量，再根据仪器矩阵、斯托克斯矢量和通道强度的关系求得每组4通道图像的逐点仪器矩阵，最后应用最小二乘法求得标定的逐点仪器矩阵。本发明应用逐点仪器矩阵标定的偏振成像系统解算的偏振度和偏振角信息比分区仪器矩阵标定的系统计算的信息更加准确和接近理论值。因此解决了传统标定方法精度不足的问题，减小偏振成像系统的探测误差，提高偏振成像检测的精度。

技术领域

本发明涉及一种偏振成像系统逐点标定方法，特别涉及一种基于大视场轴外斜光束入射偏振成像理论的偏振成像系统逐点标定方法，属于偏振成像技术领域。

背景技术

偏振是电磁波的矢量特性，它提供独立于强度与光谱的信息。与物质相互作用时电磁辐射的偏振态会发生改变，偏振遥感通过测量该变化实现目标特性的反演。相比于传统遥感，偏振遥感获取的信息量得到增加，在目标探测和分类、水面波纹测量和空间遥感探测等领域具有重要价值。偏振成像技术利用光电成像器件获取景物辐射或反射信息进行成像，不仅可获得景物的光强度分布，而且能够获得景物偏振度(Dolp)、偏振角(Aop)等信息，增加目标探测和场景理解的可用信息。根据获取偏振图像的方式，偏振成像系统大致分为分时和同时成像两类。相对于分时偏振成像装置，同时偏振成像在同一时刻获得目标的多幅不同偏振态图像，探测速度快，可用于动态场景的偏振探测。然而，同时偏振成像系统往往较复杂，边缘视场可能存在渐晕效应，且系统内部光学元件制造工艺缺陷等因素会使系统的实际仪器矩阵偏离理论仪器矩阵，从而严重影响系统的探测精度，因此，需要对系统的仪器矩阵进行标定，以消除或降低这些因素的影响。

但实测表明，由于成像视场边缘存在渐晕等影响，使用单一仪器矩阵来描述整幅图像仍存在一定的误差，为此，温仁杰等研究了SIP-DSWP系统的仪器矩阵分区标定方法(温仁杰,鲁啸天,金伟其,等.基于SIP-DSWP系统的透明玻璃面倾角分区标定偏振测量方法[J].红外技术,2017,39(9):807-813)，对玻璃平板倾角的非接触偏振检测实验表明：分区仪器矩阵方法较平均仪器矩阵具有更好的检测精度，但还是难以满足高精度的需求。我们对大视场轴外斜光束入射偏振成像系统理论研究发现(Lu X,Jin W,Li L,et al.Theoryand analysis of a large field polarization imaging system with obliquelyincident light[J].Optics express,2018,26(3):2495-2508)，偏振成像像面上距离光学中心相同距离的点所接收的偏振光强度仍存在有规律的差异，且成像视场越大影响更明显，这样对于需要根据偏振成像信息进行逐点解析的应用，分区仪器矩阵的方法依然存在校正精度不足的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有标定方法精度不高，无法满足使用需求的问题，提供一种偏振成像系统逐点标定方法；该方法是基于大视场轴外斜光束入射偏振成像理论的偏振成像系统逐点标定方法。目的是解决传统标定方法精度不足的问题，减小偏振成像系统的探测误差，提高偏振成像检测的精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种偏振成像系统逐点标定方法，包括如下步骤；

步骤1、偏振角可调的线偏振光入射待标定四通道偏振成像系统，系统采集 n组(n大于等于通道数量)不同偏振角的呈矩阵分布的多个像素组成的四通道偏振图像，即每个通道得到n幅图像。

步骤2、以成像面中心为原点建立像面坐标系oxyz，由于系统的像面上不同像素接收到的光具有不同入射角，像面上任意点A，在像面坐标系中的坐标为(x， y)，因此可得