[发明专利]一种水下全偏振信息采集处理装置和方法

权利要求书

1.一种水下全偏振信息采集处理装置，其特征在于：主要包括全偏振信息采集和全偏振信息控制与处理两个部分；

所述全偏振信息采集部分是由一个圆偏振相机和三个线偏振相机组成；所述全偏振信息控制与处理部分主要基于FPGA设计，包括电源、SRAM1、SRAM2、FLASH配置芯片、FPGA芯片、一个D/A数模转换器和串行接口；所述一个圆偏振相机和三个线偏振相机在I²C总线和触发脉冲的控制下同步采集目标图像，并存入SRAM1中，完成全偏振信息采集；所述FPGA芯片读取SRAM1中四幅偏振图像数据进行偏振图像的参数解算，解算出目标的总光强、线偏振分量和圆偏振分量，从而完成偏振参数计算，并将结果存入SRAM2中；所述SRAM2存储满后，系统通过VGA输出控制模块将SRAM2中数据输出到D/A数模转换器，然后，通过串口和线缆自动输出至上位机，并显示图像。

2.如权利要求1所述的水下全偏振信息采集处理装置，其特征在于：所述全偏振信息采集部分的结构为：三个线偏振相机并排置于圆偏振相机下方，其中，三个线偏振相机中0°线偏振相机位于60°线偏振相机与120°线偏振相机中间，而圆偏振相机位于0°线偏振相机的正上方。

3.如权利要求1所述的水下全偏振信息采集处理装置，其特征在于：所述全偏振信息采集部分中：将FPGA芯片的四路触发脉冲输出到与门，所述与门的输出信号连接到四个偏振相机的CMOS传感器的触发脉冲输入引脚，四个CMOS传感器在触发脉冲的控制下完成同时曝光。

4.一种用于权利要求1-3任意一项所述装置的水下全偏振信息采集处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：开启装置电源，FLASH配置芯片将配置程序下载到FPGA芯片上，FPGA芯片首先初始化I²C总线控制器；

步骤二：通过所述I²C总线控制器对四个CMOS传感器、两个SRAM和D/A数模转换器进行初始化配置，随后FPGA芯片利用自带的PLL产生系统时钟；所述时钟驱动整个系统的工作，并通过I²C总线输入到CMOS传感器、SRAM1、SRAM2和D/A数模转换器中；

步骤三：通过FPGA芯片对全偏振信息采集部分输入同步曝光信号，CMOS传感器根据图像采集时序输出10位像素数据和相应的场信号、行信号、像素时钟信号，FPGA芯片根据场信号实现四通路图像的读入，由于CMOS传感器采集图像数据速率的限制，图像数据经过内部缓存存入SRAM1中；

步骤四：当一帧图像的存储进程结束后即执行偏振参数计算进程，偏振参数计算模块读取SRAM1中的数据，根据斯托克斯方程实现对偏振参数的解算，并将解算的结果存入SRAM2中，当SRAM2存满后将SRAM2的输出控制位OE置为有效位。

5.如权利要求4所述的水下全偏振信息采集处理方法，其特征在于，所述全偏振参数的解算流程是：将存储在SRAM1中的四幅原始偏振图像读入偏振参数解算模块，根据斯托克斯方程解算出I、Q、U、V四个分量，解算出的四个结果有两个数据流向，一个是经偏振参数读写模块存入SRAM2中，另一个是作为下一步计算的输入，进行线偏振度Dop₁、全偏振度Dop₂、线偏振角θ的计算，解算出的Dop₁、Dop₂、θ存储到SRAM2中。