[发明专利]基于彩色CCD的三波长Stokes矢量偏振测量方法

摘要

本发明公开了基于彩色CCD的三波长Stokes矢量偏振测量系统及方法，用于同步测量三个波长下Stokes矢量的值，该方法在Stokes偏振测量装置中采用红、绿、蓝对应的三个波长的激光器作为光源，并采用彩色CCD作为光强探测器件；考虑彩色CCD红绿蓝(RGB)三个通道量子转换效率的光谱特性，补偿三个通道量子转换效率光谱重叠引起的串扰，从而通过RGB三个通道下测得的光强值计算三个波长下的真实光强值；同时考虑偏振分析器(PSA)在三个波长下的特征偏振态，并基于此由三个波长下的真实光强值最终计算出三个波长下的Stokes矢量。该方法可仅通过四次光强测量即获得三个波长下的Stokes矢量值，从而大大增加了获取的偏振信息量。该方法对于偏振成像和偏振测量探测具有重要意义。

主权项

一种基于彩色CCD的三波长Stokes矢量偏振测量方法，用于同步测量三个波长下Stokes矢量的值，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、由偏振片和四分之一波片构成的偏振分析器，其Mueller矩阵M表示为：M＝MPMRMP=121cos2θPsin2θP0cos2θPcos22θPsin2θPcos2θP0sin2θPsin2θPcos2θPsin22θP00000]]>MR=10000cos22θR+sin22θRcosαsin2θRcos2θR(1-cosα)-sin2θRsinα0sin2θRcos2θR(1-cosα)sin22θR+cos22θRcosαcos2θRsinα0sin2θRsinα-cos2θRsinαcosα]]>式中，MP为与水平相夹角度为θP的偏振片的Mueller矩阵；MR为相位延迟量为α、其快轴方向与水平相夹角度为θR的波片的Mueller矩阵；取其第一行行矩阵并设其为T1，当偏振片与四分之一波片处于四种不同状态时，获得四个不同的行矩阵求出三个波长下相应的测量矩阵W：W=T11T21T31T41]]>利用彩色CCD相机采集偏振分析器四个不同状态下的下的四幅RGB三维彩色图像；步骤二、将采集得到的彩色图像的光强信息进行图像分解和处理，获得彩色光强信息在R、G、B三个独立色彩空间下各自的单色光光强；步骤三、利用已知的彩色CCD相机RGB三通道下的量子转换效率光谱曲线对单色光光强进行修正，光强修正系数矩阵K为：K=0.00610.01420.26780.04970.30100.00810.23300.04770]]>其转置矩阵KT为：KT=0.0213-0.70494.4416-0.10413.4431-0.73173.7392-0.1665-0.0624;]]>进而得到CCD相机入射光在三个不同波长下的真实光强；实际入射光对应的光强矩阵I：I＝KTIsIs为彩色CCD相机在PSA处于四种不同偏振状态下直接获得的光强矩阵；步骤四、根据修正后单色光光强矩阵I以及每个波长下的测量矩阵W，分别测得三波长光照射下，物体对应于每一波长下的Stokes参量，具体包括以下计算：求解矩阵I，并分离其行矩阵即可将获得在每一波长下的光强矩阵Iλ=[i1λ,i2λ,i3λ,i4λ]T]]>i1,i2,i3,i4为偏振分析器四种不同偏振状态下的光强；每一波长下的Stokes矢量Sλ表示为：Sλ＝Wλ‑1Iλ其中λ＝450nm,532nm,633nm，Wλ‑1其为每一波长下的测量矩阵W的转置矩阵。