[实用新型]仿生式水下偏振光学信息采集成像仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仿生式水下偏振光学信息采集成像仪，属于偏振光学成像技术领域。

背景技术

在水下环境中由于水体对光的吸收和散射作用较大，光能量在水中衰减迅速，水下40米的深度时，自然光中只有黄绿光存在，成像偏振测量技术把信号量从三维（光强、光谱以及空间）扩充到七维（光强、光谱、空间、偏振度、偏振方位角以及偏振椭率），在水下利用偏振成像技术能同时得到直观的各偏振参数灰度图和各观测点的详细偏振数据信号。实际上，在低照度、强散射的水下环境中，很多生物都具有偏振感知能力，它们在感知及利用偏振信号方面具有很大优势，生物的这种视觉机制给我们提供了一个可借鉴的技术路线。

海洋生物螳螂虾拥有世界上最复杂的眼睛结构，不仅能识别线偏振光，而且还能感知圆偏振光，它们借助其视觉优势能在低照度、强散射介质中准确地捕获到各种伪装（颜色跟水体颜色相近）的猎物，同时利用偏振光在散射介质中的传输特性，准确地获取与目标之间的深度信号，并进行准确定位，文中数据主要来源于大趾虾蛄总科中的齿虾蛄科类，它们往往栖居于较深的水域内，为了能看清周围的物体，螳螂虾的眼睛进化得对黄绿光的偏振感知能力最强。对空间中同一点观察时，螳螂虾背部和腹部半球感光细胞完成30°方向、120°方向、75°方向和165°方向线偏振光的感知，中央带第5和第6行小眼完成左旋和右旋圆偏振光的感知。通过仿螳螂虾视觉感知机制，基于CCD和DSP技术同时完成线偏振和圆偏振信号的采集和计算，可以研究出更有效的用于表征目标偏振信号的偏振参数及其计算方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种仿生式水下偏振光学信息采集成像仪，通过线性CCD对线偏振和圆偏振信号的采集，在DSP中通过内置的斯托克斯方程解算出线偏振参数、圆偏振参数、偏振度参数和目标总光强参数，为目标识别检测提供高对比度的原始图像。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种仿生式水下偏振光学信息采集成像仪，包括防水罩、电源开关、DB9连接端口、时序逻辑控制模块、偏振信号采集模块、偏振信号处理模块、PC机以及用于供电的供电电源；

所述防水罩包括防水外壳、滤光片；

所述电源开关、DB9连接端口分别设置在防水外壳上；

所述时序逻辑控制模块、偏振信号采集模块、偏振信号处理模块设置在防水罩内，其中，所述偏振信号采集模块、偏振信号处理模块相连；所述时序逻辑控制模块分别与偏振信号采集模块、偏振信号处理模块相连，用以提供各个模块所需时钟信号和采样逻辑控制时序；

所述电源开关与供电电源相连，用以控制供电通断；

所述偏振信号采集模块包括第一至第四线偏振信号检测单元、第一至第二圆偏振信号检测单元；所述第一线偏振信号检测单元包括30°线偏振片、第一线阵CCD，所述第二线偏振信号检测单元包括120°线偏振片、第二线阵CCD，所述第三线偏振信号检测单元包括75°线偏振片、第三线阵CCD，所述第四线偏振信号检测单元包括165°线偏振片、第四线阵CCD，所述第一圆偏振信号检测单元包括左旋圆偏振片、第一1/4波片、第五线阵CCD，所述第二圆偏振信号检测单元包括右旋圆偏振片、第二1/4波片、第六线阵CCD； 

所述偏振信号处理模块包括依次相连的低通滤波电路、A/D转换器、DSP、RS232串行接口；所述RS232串行接口的输出端与DB9连接端口相连，用以连接设置在防水罩外的PC机；

所述偏振信号采集模块中的线阵CCD还分别与偏振信号处理模块中的DSP相连。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述第一~第四线偏振信号检测单元、第一至第二圆偏振信号检测单元排列方式如下：六个单元呈3*2矩阵模式放置，其中，第一线偏振信号检测单元对应矩阵的（0,0）位置，第二线偏振信号检测单元对应矩阵的（1,0）位置，第三线偏振信号检测单元对应矩阵的（0,2）位置，第四线偏振信号检测单元对应矩阵的（1,2）位置，第一圆偏振信号检测单元对应矩阵的（0,1）位置，第二圆偏振信号检测单元对应矩阵的（1,1）位置。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述线偏振信号检测单元中的线偏振片与线阵CCD平行。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述圆偏振信号检测单元中的的圆偏振片与线阵CCD平行，且圆偏振片、1/4波片、线阵CCD的中心轴一致。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述滤光片分别与偏振信号采集模块中的线偏振片、圆偏振片平行。