[发明专利]一种偏振成像设备及方法

摘要

本发明公开了一种偏振成像设备，包括偏振片、相机成像模块以及旋转角度测量装置，所述偏振片设置在所述相机成像模块前，外部光线经过所述偏振片入射到所述相机成像模块内，所述偏振成像设备用于在一次旋转过程中连续拍照或进行视频拍摄，并使用在其中多个旋转角度下所拍取的多幅图像进行偏振成像。在此还公开了使用该偏振成像设备进行偏振成像的方法。本发明可通过简单的便携式设备实现快速偏振成像，成本极低、使用方便。

主权项

一种偏振成像设备，其特征在于,所述偏振成像设备是一个便携成像设备，包括一个偏振片、相机成像模块以及旋转角度测量装置，所述偏振片设置在所述相机成像模块前，外部光线经过所述偏振片入射到所述相机成像模块内，所述偏振成像设备用于在一次旋转过程中连续拍照或进行视频拍摄，并使用在其中多个旋转角度下所拍取的多幅图像进行偏振成像；其中所述偏振成像设备按照以下公式确定进入所述相机成像模块内偏振光束的偏振态：I＝A·Sin上式中，I是对于相机中任意一个像素测量，在n个旋转角度下拍照得到的光强信号所组成的光强向量：I＝(i1 i2 i3 … in)T，n不小于3，Sin是待测偏振光束的斯托克斯向量的前三个量：Sin＝(s0 s1 s2)T，A是由n个旋转角度所确定的单像素对应的仪器矩阵，其中，A(n,:)=(px2+py2,cos2θpn·(px2-py2),sin2θpn·(px2-py2)),]]>px和py分别为偏振片通光极大方向和极小方向的出射光与入射光电场强度比，θp为偏振片极大通光方向的方位角，右下标中的数字变化代表不同旋转角度下的实际方位角，与上述的n对应，待测偏振光束的斯托克斯向量Sin为：Sin＝A‑1·I，A‑1为仪器矩阵A的逆或伪逆；对于一次旋转过程，利用仪器矩阵A的条件数进行判别，仪器矩阵A的条件数k(A)：k(A)＝||A||·||A‑1||，其中A的第二类范数为其中，判断一次旋转过程是否覆盖了足够量的满足了条件数要求的区域，若一次旋转过程覆盖的所述区域低于阈值，则舍弃本次旋转过程所获得的所有图像数据；其中所述满足条件数要求是指条件数低于预定的条件数阈值；一次旋转过程中，基于取得的第一张图像的图像中心设定可接受的波动范围，如果该图像中心波动出这个波动范围以外的图像的数量相对于图像总数的比例大于预定比例阈值，则舍弃本次旋转过程所获得的图像数据；且对于一次旋转过程中所取得的多幅图像，至少按照以下条件对图像进行筛选：以取得的第一张图像的图像中心为圆心，以一个阈值半径的圆作为该图像中心的可接受的波动范围，对于图像中心波动出这个圆以外的图像给予筛除；一次旋转过程中，判断旋转速度是否高于阈值速度，若高于设定阈值，则舍弃本次旋转过程所获得的图像数据；对于一次旋转过程中所取得的多幅图像，至少按照以下条件对图像进行筛选：如果拍照或视频提取出的一幅图像的图像清晰度低于某个阈值，该图像给予筛除。