[发明专利]一种偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像仪的定标数据处理技术领域，具体涉及一种偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法。

背景技术

偏振多光谱成像遥感作为一种新的探测手段，能够获得目标的光谱信息和偏振信息，对这些信息进行综合利用，能有效地提高目标探测和识别的性能，特别针对一些经过隐蔽、伪装等手段遮盖的目标，在军事及民用领域都有着广泛的应用。而偏振多光谱成像遥感技术是光谱成像技术与偏振成像技术相结合，需要能够同时获取目标的偏振信息和光谱信息。常规的偏振探测方式可以分为时序型、干涉型和空域型，由于偏振成像探测需要获取目标在不同偏振态下的响应信息，因此为了同时获取偏振信息，空域型偏振成像探测又分为分振幅、分孔径和分焦面等形式。为了保证对目标的偏振信息和光谱信息的同时获取，光场偏振多光谱成像系统能够很好地实现这一目的。

与传统成像不同，光场成像能实现二维探测器像面来同时记录光场的四维信息，即二维位置分布和二维传输方向。光场偏振多光谱成像系统是通过在光场成像系统的瞳面处放置光谱窄带滤光片和不同偏振态的偏振片组合而成的阵列，通过对孔径进行划分和调制实现不同偏振态信息和景物的光谱信息的同时获取，最终在探测器像面上得到光谱信息和偏振信息的同时采集。为了得到目标的偏振信息，需要从探测器像面上提取出每个偏振态的图像信息。但由于成像过程中，由于结构加工误差、光学衍射、微透镜阵列耦合精度以及滤光片阵列加工精度等因素影响，使得每个微透镜下的偏振响应不是理想位置，会发生一定偏移，此外由于光谱信息对偏振信息有叠加影响，无法实现偏振通道位置的精确定位，最终影响偏振图像信息的精确重构。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法，包括以下步骤：S1：由已知入射辐射确定光场偏振成像系统中各像元的响应规律，所述光场偏振成像系统包括依次设置的光源、主镜、微透镜阵列和探测器阵列，所述主镜上设置有偏振滤波阵列，所述光源发出的光线经过所述主镜上的偏振滤波阵列时，在每个子孔径处分别得到不同的偏振滤光，再经所述微透镜阵列成像后被所述探测器阵列的相应的像元接收；S2：根据所述光场偏振成像系统中各像元的响应规律，确定所述微透镜阵列中每个微透镜下偏振通道在所述探测器阵列上的响应区域；S3：采集各偏振通道对响应区域像元的响应对比度极值和相对应的坐标位置，拟合各个偏振响应像元的相位角，并根据相位角对像元所属的偏振通道进行划分；S4：根据所述各通道响应在探测器像面的坐标位置所属的不同偏振通道分别进行质心求取得出各偏振通道在每个微透镜后的质心位置；S5：对所述每个微透镜后的质心位置进行直线拟合得到多条拟合直线；以及S6：求取所有拟合直线的交点得到各偏振通道在微透镜下的成像位置。

根据本发明实施例的偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法，通过建立系统成像原理模型，分析像元响应特点，分离偏振和光谱通道之间的初步干扰，然后根据像元响应曲线的特点进行偏振通道分离，最后得出偏振通道在每个微透镜后的成像像元位置，利用质心求取算法，得到每个微透镜后不同偏振通道的质心位置，利用最小二乘拟合法对各通道的坐标位置进行直线拟合，从而得到各通道在探测器像面上的精确位置，能够有效消除直接提取像元响应极值作为通道响应所引入的误差，提取的通道信息更加准确。

另外，根据本发明上述实施例的偏振多光谱成像系统的偏振通道定标方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，步骤S1进一步包括：S101：根据已知光线辐射规律确定偏振通道响应表达一般形式；以及S102：根据所述光场偏振成像系统确定偏振通道响应的具体表达形式。

进一步地，所述确定所述微透镜阵列中每个微透镜下偏振通道在所述探测器阵列上的响应区域进一步包括：设定对比度阈值；以及当像元的对比度值大于所述对比度阈值时，判断其为偏振通道，记录下每一个偏振响应位置的区域坐标位置和响应值。

进一步地，在步骤S3中，采用以下公式对每个偏振响应像元进行拟合出其初相位θ(x,y；s,t)：

其中，I_(x,y；s,t)(θ)为不同角度θ时探测器上某微透镜下覆盖像元的响应，(x,y)为探测器上的像素点位置，(s,t)为相对应的微透镜阵列中的二维坐标，A为拟合的响应幅值，为该像元的初相位，C为拟合出的响应常量。