[发明专利]基于偏振复用的大视场成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于偏振复用的大视场成像装置及方法，装置包括覆盖目标视场的N个光通道，以及接收所有光通道出射光的同轴依次设置的成像物镜和偏振相机，所有光通道的出射光均为线偏振光。方法包括：来自目标的不同方向的光束分别入射至N个光通道，产生N束线偏振光；N束线偏振光同时入射至成像物镜，成像至偏振相机形成偏振复用的视场目标信息；从偏振复用的视场目标信息中采集N束线偏振光的强度，之后通过偏振解复用处理方法解算出N个光通道中线偏振光的强度。本发明通过多组平面反射镜与偏振相机相结合的形式进行目标偏振成像，能够实现超大视场角成像与目标信息采集，具有结构紧凑、复杂度低、成像视场角大、成像质量好等优点。

技术领域

本发明属于光学成像探测领域，特别涉及一种基于偏振复用的大视场成像装置及方法。

背景技术

快速实现图像信息获取是视觉系统与光学成像系统的核心目标，它决定着视觉系统的图像感知效率以及光学系统成像的高效性与全方位性，因此该技术在目标监视、定位跟踪、红外告警等诸多领域中都有着广泛的应用。然而常规的摄像镜头由于受到视场角的限制，无法进行大范围区域观测及远距离目标定位跟踪，为此利用超大视场成像系统实现超大视场及全方位成像是现代科技领域所需要的。

目前，由于鱼眼镜头具有视野广阔的特点，视场角120°、135°以及180°超广角镜头相继问世，目前基本利用鱼眼镜头进行全方位成像，以同时实现全空域包容和全时域实时信息的获取。但鱼眼镜头系统结构复杂，一般是由8至11片镜片组成，镜片数目过多造成系统的透过率低、分辨率低，并且由于材料的特殊性要求设计的光学系统结构不能过于复杂且鱼眼镜头的镜片数目不宜过多。除此之外，超广角的鱼眼镜头系统存在着轴外像差难以消除、像面边缘照度低等特点，从而影响成像系统的成像质量；且其采集的背景信息复杂，将给目标检测算法带来巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决传统鱼眼镜头系统结构复杂、轴外像差难以消除、像面边缘照度低等问题的基于偏振复用的大视场成像装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于偏振复用的大视场成像装置，所述装置包括覆盖目标视场的N个光通道，以及接收所有光通道出射光的同轴依次设置的成像物镜和偏振相机，所有光通道的出射光均为线偏振光。

进一步地，每个所述光通道均包括沿光路依次设置的退偏器和线偏振片，与此同时，除了与成像物镜和偏振相机同轴的光通道，其余光通道还包括设置于退偏器与线偏振片之间的若干平面反射镜。

进一步地，每个所述光通道的线偏振片的透光轴方向均不相同。

基于上述基于偏振复用的大视场成像装置的成像方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，来自目标的不同方向的光束分别入射至N个光通道，产生N束线偏振光；

步骤2，N束线偏振光同时入射至成像物镜，成像至偏振相机形成偏振复用的视场目标信息；

步骤3，从偏振复用的视场目标信息中采集N束线偏振光的强度，之后通过偏振解复用处理方法解算出N个光通道中线偏振光的强度，进而获得N个视场的图像信息。

进一步地，步骤3所述通过偏振解复用处理方法解算出N个光通道中线偏振光的强度，所用公式为：

式中，I_Fovi为第i个光通道中线偏振光的强度，为从偏振复用的视场目标信息中采集的第i个光通道对应的线偏振光的强度，i＝1,2,…,N，A为由N束线偏振光在偏振相机靶面的投影获得的系数矩阵。