[发明专利]一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法及装置

权利要求书

1.一种利用偏振成像测定物体光滑度的装置，包括相机，其特征在于从目标物体端到成像端，依次包括照明光源、汇聚透镜、旋转架、位于旋转架上的偏振片、相机、控制器，在相机前置入偏振片，偏振片可旋转，旋转架的旋转和相机成像均由控制器控制。

2.根据权利要求1所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的装置，其特征在于所述的照明光源采用自然光或者其他非偏振光。

3.根据权利要求1所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的装置，其特征在于所述的目标物体、汇聚透镜、偏振片、相机均处于同一光轴上。

4.一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)构造偏振成像装置，从目标物体端到成像端，依次包括照明光源、汇聚透镜、旋转架、位于旋转架上的偏振片、相机、控制器，在相机前置入偏振片，偏振片可旋转，旋转架的旋转和相机成像均由控制器控制；

(2)构建物体偏振角图与光滑度对应关系数据库，使用控制器控制自动化偏振成像并计算偏振角图数据，获取光滑度指标。

5.根据权利要求4所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于，所述偏振成像装置的设计为：

目标物体、汇聚透镜、偏振片、相机均处于同一光轴上，照明光源采用自然光或者其他非偏振光。

6.根据权利要求4或5所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于所述的控制器控制自动化偏振成像的方法为：利用照明光源照明目标物体，调整照明角度，使得经目标物体的反射光路平行光轴并可进入汇聚透镜；光线经汇聚透镜成像于相机位置。

7.根据权利要求4所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于构建物体偏振角图与光滑度对应关系数据库的方法为：

对光滑度划定指标，将光滑度分为M(0，1，…，M-1)个等级；

利用偏振成像装置，面向已知光滑度等级的物体，获取计算偏振角图像，计算目标物体在偏振角图上的局部方差，构建光滑度等级i(i＝0，1，…，M-1)与该局部方差σ_i的对应关系；面向不同的光滑度，不同材质的物体，计算大量数据，由此获取“偏振角图vs光滑度数据库”。

8.根据权利要求7所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于所述的偏振角图的计算方法为：

物体的偏振信息用Stokes图像，起偏角θ与Stokes参量之间存在公式(1)所示的关系，I(θ,0)表示获得的光强图像，S₀、S₁、S₂表示Stokes的三个分量；

I(θ,0)＝S₀+S₁ cos(2θ)+S₂ sin(2θ) (1)

为利用光强图像求取S₀、S₁、S₂三个分量，旋转偏振片，可在360°内N个角度采集N幅图像，然后根据(1)式计算偏振参数图像

式中：θ_j＝2πj/N；则偏振角图(Orient)可用公式(5)来描述，

9.根据权利要求4所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于，在面向待测物体时，通过计算获取光滑度指标，表现在：

使用自动化偏振成像装置，利用控制器计算获取待测物体x偏振角度图，获取物体区域的方差σ_x，结合“偏振角图vs光滑度数据库”，基于控制器分析其位于对应的光滑度等级，最终获取光滑度指标等级。

10.根据权利要求4、5、7、8、9任一所述的一种利用偏振成像测定物体光滑度的方法，其特征在于所述的控制器采用STM32系列单片机。