[发明专利]基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，包括沿光轴方向依次设置的前置成像物镜(1)、光阑(2)、准直物镜(3)、退偏器(4)、偏振片阵列(5)、滤光片阵列(6)、后置成像物镜(7)和偏振相机(8)；所述偏振片阵列(5)包括M个偏振片，滤光片阵列(6)包括N个滤光片，M、N均为正整数；所述光阑(2)位于前置成像物镜(1)的成像面，偏振相机(8)的靶面位于后置成像物镜(7)的成像面，准直物镜(3)的前焦面与前置成像物镜(1)的成像面重合。

2.根据权利要求1所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述M＝N，偏振片与滤光片一一对应。

3.根据权利要求2所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述偏振片阵列(5)、滤光片阵列(6)均为n×n阵列，n²＝M或N。

4.根据权利要求3所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述n＝2。

5.根据权利要求4所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述偏振片阵列(5)包括0°、45°、90°、135°四个偏振片。

6.根据权利要求5所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述0°、45°、90°、135°四个偏振片的摆放顺序与偏振相机(8)靶面上的偏振方向一致。

7.根据权利要求6所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述滤光片阵列(6)包括蓝色波段、绿色波段、红色波段和近红外波段四个波段的滤光片。

8.根据权利要求7所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置，其特征在于，所述蓝色波段、绿色波段、红色波段、近红外波段四个波段的滤光片分别与0°、45°、90°、135°四个偏振片一一对应。

9.基于权利要求1至8任意一项所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，入射光通过前置成像物镜(1)成像在光阑(2)处，再通过准直物镜(3)形成准直光束并入射至退偏器(4)，形成准直的非偏振光；

步骤2，所述准直的非偏振光经偏振片阵列(5)形成多种不同偏振态的线偏振光，之后经滤光片阵列(6)进一步形成多种不同波段的线偏振光；

步骤3，不同波段的线偏振光经后置成像物镜(7)成像在偏振相机(8)的靶面；

步骤4，采集偏振相机(8)上的偏振图像，利用矩阵反演处理采集到的偏振图像获得多个波段的光谱图像。

10.根据权利要求9所述的基于偏振复用的瞬态多光谱成像方法，其特征在于，步骤4所述的矩阵为由多种不同波段的线偏振光在偏振相机(8)靶面的投影获得的系数矩阵；

所述利用矩阵反演处理采集到的图像获得多个波段的光谱图像，具体包括：

求取多个波段的光谱分量，所用公式为：

式中，A为系数矩阵，为第i个波段的光谱分量，为第i个偏振态对应的偏振图像的强度；其中i＝1,2,…,p，p为波段的数目或偏振态的数目；

根据每个波段的光谱分量即可获得该波段对应的光谱图像。