[发明专利]激光主动照明空间目标偏振成像系统及方法

说明书

激光主动照明空间目标偏振成像系统及方法，属于空间目标探测与识别技术领域，包括高功率激光发射系统、CCD大视场空间目标成像分系统以及望远镜目标跟踪转台。本发明将微偏振阵列应用到空间目标的识别探测中，增加空间目标的发现几率，提高空间目标探测技术水平；利用激光主动照明技术提高目标表面亮度，从而在成像端提高图像的信息量，提高偏振度图像的信息熵与平均梯度等参数，增强图像的为提高偏振信息的信息量，为暗弱空间目标的探测与识别奠定基础。

技术领域

本发明属于空间目标探测与识别技术领域，特别是涉及到一种光学望远镜偏振成像系统。

背景技术

空间目标包括在轨运行的航天器如卫星，空间站等以及太空垃圾形成的空间碎片。目前，空间目标在观测方面，主要的观测手段包括地基光电观测、地基雷达观测、天基观测等。在这些空间目标观测手段中，光电观测可以得到空间目标具体的位置测量信息，并且具有成本较低，能量消耗小的特点，光电观测在对于高轨目标的观测中具有一定的优势。此外，还可以通过光电观测获取空间目标的光度和光谱特征信息，便于开展下一阶段的空间目标识别。

空间目标的识别与定位技术目前有三大技术难题。首先，由于观测望远镜使用大视场接收望远镜，同一时刻出现在观测画面中的目标较多，且不同目标在灰度方面十分相似，其次，空间目标距离望远镜较远，其星像所占像素点少，且无纹理特征。此外，CCD相机自身包含许多附加是的噪声，如暗电流噪声、读出噪声，光子噪声等，在获取单帧图像上很难精确的识别出待测目标。

目前对于空间目标物理特性的有效探测手段主要有基于光强信息、光谱信息以及偏振信息的探测等。光强信息以空间目标反射太阳光的亮度为基础，存在亮度不足时对空间信息误判的缺陷。光谱测量是利用光谱仪测量卫星的反射及辐射能量随波长的变化，通过对光谱信息的分析可以确定目标的材料组成，也可以区分含有不同材料的目标，实现对空间目标的识别，但是光谱测量仪器测量成本较高，且仪器复杂度高，不利于设备的后期维护。偏振探测通过空间目标反射太阳光的偏振程度，任何目标在反射、散射和电磁辐射的过程中，会产生由其自身性质决定的偏振特征，从而可以得到表面形状、材料和运行状态等信息，对空间暗弱目标的探测与识别，具有较突出的优势。

传统的偏振成像主要采用旋转偏振片及分光后分别偏振成像的方法。前者需要旋转偏振器件，对整个系统的稳定性要求较高。后者必须使用多个偏振片和探测器集成，成本较高且稳定性要求较高。因此，微偏振阵列可以同时获取四个检偏方向的特点可以体现出来。微偏振阵列具有高透射率和消光比，可直接与CCD相机的窗口单元进行集成，具有高稳定性，非常适用于空间目标识别领域。

激光主动照明技术是一种主动光学成像系统，这种技术将激光技术，图像传感技术，以及暗弱目标成像技术结合在一起的新兴技术。主动照明成像系统可以弥补传统可见光目标成像系统等传统被动空间目标成像系统的劣势与不足，可在照度较低的条件下实现对空间目标的探测与识别，具有对比度高，成像质量好等特点。

因此，将激光主动照明技术与微偏振阵列探测技术结合，应用在空间目标识别领域，一方面，可以通过主动照明技术改善暗弱的探测环境，另一方面，也可以根据不同空间目标的偏振特征识别待测目标，增加空间目标在图像中的信息熵，便于不同目标的探测识别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供激光主动照明空间目标偏振成像系统及方法，将微偏振阵列应用到空间目标的识别探测中，增加空间目标的发现几率，提高空间目标探测技术水平；利用激光主动照明技术提高目标表面亮度，从而在成像端提高图像的信息量，提高偏振度图像的信息熵与平均梯度等参数，增强图像的为提高偏振信息的信息量，为暗弱空间目标的探测与识别奠定基础。

激光主动照明空间目标偏振成像系统，其特征是：包括高功率激光发射系统、CCD大视场空间目标成像分系统以及望远镜目标跟踪转台，