[发明专利]用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置及方法

说明书

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其涉及一种用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置及方法，该装置包括镜头模块、检偏器组件、红外焦平面探测器、控制模块和数据采集处理模块；检偏器组件包括可绕其自身光轴转动的偏振片，偏振片位于镜头模块与红外焦平面探测器之间；控制模块与检偏器组件、红外焦平面探测器电连接，用于控制偏振片绕其自身光轴匀速转动，以及控制红外焦平面探测器在偏振片转至选定的不同偏振方向时进行曝光，测量目标场景在不同偏振方向下的红外辐射强度图像；数据采集处理模块用于接收红外辐射强度图像，解算得到目标场景的红外偏振图像。本发明偏振成像速度快，可满足运动目标或变化场景的红外偏振实时探测需求。

技术领域

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其涉及一种用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置及方法。

背景技术

红外偏振成像探测是一种新型的探测技术，与传统的红外成像探测技术相比，不仅能获得普通红外成像得到的目标二维空间强度图像，而且能获得其不能得到的图像上每一点偏振信息。利用增加的偏振维度，可明显增强伪装、暗弱等兴趣目标与背景的差异，滤除干扰，提高信号对比度。

红外偏振成像是通过获取不同偏振方向的红外强度图像，解算出描述目标偏振信息的斯托克斯矢量，进而得到偏振度或偏振角参数。按照红外强度图像的获取方式，红外偏振成像装置大体上可分为分时型、分振幅型、分孔径型和分焦平面型红外偏振成像装置。其中，分时型偏振成像技术通过旋转偏振片调制或电光晶体调制的方式在不同时刻获得同一目标场景的偏振态图像，其调节周期较长，适用于(准)静止目标偏振成像探测。分振幅和分孔径型的红外偏振成像方式均采用多光路复杂结构，可实现实时偏振成像，但其缺点在于光路系统庞大复杂，红外光经过光学分束器后的能量较大抑制，分孔径型系统对偏振相关的像差效应敏感。分焦平面型红外偏振成像方式在红外焦平面探测器的每个像元前端胶合一层微偏振片，也可实现实时偏振探测，但该技术存在微偏振阵列加工困难、微偏振阵列与焦平面探测器像元之间的配准难度大、低信噪比等问题。

相对于其它实时型红外偏振成像装置，分时型红外偏振成像装置具有结构简单、光通量高、成本低等优点，在航空航天偏振遥感领域得到很好地应用。但是由于其受旋转速度、高精度定位、解偏算法等因素限制，成像速度较慢，不能满足动态目标偏振探测，目前常见的分时型红外偏振成像装置速率最快为8偏振帧/秒，实时偏振探测能力依然不足。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分问题，提供了一种能够应用于运动目标或变化场景的红外偏振信息测量的分时型红外偏振成像装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置，包括：镜头模块、检偏器组件、红外焦平面探测器、控制模块和数据采集处理模块；

所述镜头模块包括用于对目标场景进行成像的光学透镜；

所述红外焦平面探测器的光轴与所述光学透镜的光轴重合，用于接收所述光学透镜出射的红外光线；

所述检偏器组件包括可绕其自身光轴转动的偏振片，所述偏振片位于所述光学透镜与所述红外焦平面探测器之间，其中心位于所述红外焦平面探测器和所述光学透镜的光轴上，其光轴与所述红外焦平面探测器和所述光学透镜的光轴之间存在第一夹角；

所述控制模块与所述检偏器组件、所述红外焦平面探测器电连接，用于生成转动控制指令并发送至所述检偏器组件，以控制所述偏振片绕其自身光轴匀速转动；以及生成曝光控制指令并发送至所述红外焦平面探测器，以控制所述红外焦平面探测器在所述偏振片转至选定的不同偏振方向时进行曝光，测量目标场景在不同偏振方向下的红外辐射强度图像；

所述数据采集处理模块与所述红外焦平面探测器电连接，用于接收不同偏振方向下的红外辐射强度图像，解算得到目标场景的红外偏振图像。

优选地，所述红外焦平面探测器在所述偏振片每旋转一圈的时间内曝光三次或四次。