[发明专利]一种摆动偏振片式偏振成像测量装置及方法

权利要求书

1.一种摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：包括镜头模块、偏振模块、探测模块和控制模块；

所述镜头模块包括用于对目标场景进行成像的光学镜头；

所述探测模块包括用于接收光线的探测器，所述探测器的中心轴线与所述光学镜头的中心轴线重合；

所述偏振模块包括转动轴和设于所述转动轴的摆轮；所述转动轴位于所述光学镜头的一侧，其中心轴线与所述光学镜头的中心轴线平行；所述摆轮设有至少三个偏振方向均不同的偏振片，各所述偏振片均沿所述转动轴的周向邻接设置，且集中位于转动轴一侧，所述摆轮位于所述探测器与所述光学镜头之间，每个所述偏振片均能够跟随所述转动轴转至测量位置，位于测量位置的所述偏振片的中心轴线与所述探测器和所述光学镜头的中心轴线重合；

所述控制模块与所述偏振模块、所述探测模块电连接，用于生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，以控制所述转动轴的转动方式，实现所述摆轮周期性往复摆动；以及生成采集控制指令并发送至所述探测模块，以控制所述探测器曝光，实现测量目标场景在不同偏振方向下的辐射强度图像。

2.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：各所述偏振片几何尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述偏振模块还包括伺服电机和编码器；所述伺服电机的输出轴与所述转动轴连接，用于根据所述控制模块的摆动控制指令驱动所述转动轴转动；所述编码器与所述转动轴连接，用于测量所述摆轮的摆动角度信息，并将测得的角度信息反馈至所述控制模块。

4.根据权利要求3所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述控制模块用于根据接收到的角度信息生成所述摆动控制指令以及所述采集控制指令。

5.根据权利要求3所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述编码器为绝对式光电编码器，通过弹性联轴器与所述转动轴相连接。

6.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述摆轮设有三个或四个所述偏振片。

7.根据权利要求6所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述摆轮设有三个所述偏振片时，三个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、60°和120°，所述摆轮设有四个所述偏振片时，四个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、45°、90°和135°。

8.一种摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置进行偏振成像测量，包括如下步骤：

S1、在目标场景一侧布设所述摆动偏振片式偏振成像测量装置并校准；

S2、令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换；在测量位置处存在所述偏振片时，令所述探测器曝光，采集目标场景在当前偏振方向下的辐射强度图像；

S3、根据所述摆轮从一侧摆动到另一侧对应的各偏振方向下的辐射强度图像，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量，根据斯托克斯矢量与偏振度、偏振角之间的关系获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像，实现偏振成像测量。

9.根据权利要求8所述的摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：

所述步骤S3中，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量时，采用排序迭代的方式，根据周期性往复摆动的规律，按照采集辐射强度图像的顺序更新存储数据，采用迭代的方式计算斯托克斯矢量。

10.根据权利要求9所述的摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：

所述步骤S2中，令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换时，所述控制模块生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，所述摆轮根据周期性往复摆动的规律移动，使下一个偏振片移动至测量位置；

当对应的所述偏振片移动完成后，测量位置处存在所述偏振片，所述控制模块生成采集控制指令并发送至所述探测模块，令所述探测器曝光，采集辐射强度图像；

采集完成后，所述控制模块继续生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，重复上述过程，直至测量结束。