[发明专利]一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置及方法

权利要求书

1.一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置，其特征是：包括光源(1)、控制系统(2)、探测系统(3)、数据处理系统(4)、目标稳定平台(5)以及BRDF架(6)，所述BRDF架(6)包括圆形底座支架以及弧形滑轨，滑轨的两端与底座支架固定连接；所述光源(1)和探测系统(3)均设置在BRDF架(6)的滑轨上，与控制系统(2)通过线路连接；所述控制系统(2)与数据处理系统(4)通过线路连接；所述数据处理系统(4)包括计算机、pBRDF分析模块以及数据处理模块；所述目标稳定平台(5)设置在BRDF架(6)底座支架的中间位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置，其特征是：所述目标稳定平台(5)上设置有油膜承载容器。

3.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置，其特征是：所述目标稳定平台(5)通过转轴和升降杆与圆形底座支架连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置，其特征是：所述探测系统(3)包括可见光偏振探测器和红外光偏振探测器。

5.一种基于偏振特性测试油膜厚度的方法，其特征是：应用权利要求1所述一种基于偏振特性测试油膜厚度的装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、入射面内的散射分布测量

将被测油膜放置在目标稳定平台(5)上，光源(1)的方位角固定，探测系统(3)方位角固定，改变探测系统(3)俯仰角进行偏振特性测量，角度改变为0°～90°，测量完毕后改变光源(1)俯仰角，重新改变探测系统(3)俯仰角进行偏振特性测量，光源俯仰角的变化范围为-90°～90°；

步骤二、固定入射角，半球空间探测

将被测油膜放置在目标稳定平台(5)上，光源(1)的方位角和俯仰角固定，探测系统(3)的方位角从0°～360°，俯仰角从-90°～90°，每间隔1°进行一次半球空间测量；

步骤三、更换被测油膜，重复所述步骤一和步骤二的操作，获取被测油膜的偏振特性图像；

步骤四、所述步骤三获得的0°、45°、90°、135°线偏振图像，通过数据处理系统(4)解算可以获得斯托克斯Stokes参量的偏振特性信息，包括总光强度I、X轴方向直线偏振光分量Q、45°方向直线偏振分光量U、右旋圆偏振光分量V、偏振度以及偏振角；

步骤五、提取探测目标灰度值，并应用客观的评价方法对其进行评价，获得各待测油膜厚度值。

6.根据权利要求5所述的一种基于偏振特性测试油膜厚度的方法，其特征是：所述步骤四中斯托克斯Stokes参量I、Q、U、V都具有光强度的量纲，此组参量可以表示包括偏振度在内的任意偏振光的状态。

7.根据权利要求5所述的一种基于偏振特性测试油膜厚度的方法，其特征是：所述步骤五中客观的评价方法为，提取探测目标灰度值，采用基于对数变换的图像对比度提高算法、基于二次函数的对比度提高算法、基于指数为分数的幂函数变换的对比度提高算法计算目标与背景的对比度，其中灰度值用于度量目标与背景对偏振光响应的比例关系，对比度反映了图像中不同目标对偏振光的映射关系，

其中Ci为不同厚度油膜的对比度，Hobj为目标的灰度值，Hspa为背景的灰度值，根据前期测量不同厚度油膜对比度Ci值的先验信息，即获得待测油膜的厚度。