[发明专利]偏振成像装置和方法

说明书

本发明提供一种偏振成像装置和该偏振成像装置的偏振成像方法。该偏振成像装置包括：相对设置的液晶透镜和图像传感器，液晶透镜包括相互平行的至少三层液晶层、与每一层液晶层相适配的取向层和电极层，每一层液晶层对应一个取向层的取向角度，各取向角度互不相同，液晶透镜还包括电压驱动电路，电压驱动电路独立控制施加于每一层液晶层的驱动电压，当电压驱动电路对每一层液晶透镜施加驱动电压时，每一层液晶层形成的液晶透镜单元的焦距相等。该装置通过设置多个液晶层进行偏振成像，无需设置偏振片和用于偏振片的偏振方向调节的驱动结构，从而解决现有技术的偏振成像装置结构不够紧凑的问题。

技术领域

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其是指一种偏振成像装置和方法。

背景技术

偏振成像技术在对地遥感、天文观测、目标识别、医学诊断以及三维重建等领域有着广泛的应用。其中偏振成像技术的原理为：当自然光(非偏振光)与物质发生相互作用时，例如反射、折射、散射、吸收，其出射光大多数情况下会变成部分偏振光或者线偏振光。根据基尔霍夫定律和菲涅尔公式可知，出射光的偏振度和物质界面的固有属性(如成分、结构、粗糙度、含水量等)、反射角(或折射角)有着直接的关系。因此，通过解析目标的偏振成像信息，可以更加容易的识别目标，并通过计算反射角(或折射角)重建出目标物体的三维形貌。

目前的分时法偏振相机主要由一个普通相机和一个置于相机镜头前端的可以旋转的线偏振片组成。偏振相机用于记录目标物体反射的自然光，当旋转偏振片，使偏振片具有不同偏振方向时，分别记录目标物体的偏振图像。利用一系列不同偏振角度的偏振图像，可以计算目标物体的线偏振度DOLP，利用线偏振度DOLP与物质折射率n和反射角θ之间的对应关系式，可以区分不同成分的物体以及重建出物体的三维形貌。

上述现有技术的偏振成像装置需要通过所增加机械或者电控方式的驱动结构调整偏振片的起偏角度，以获得多幅不同偏振角对应的图像，该种结构由于偏振片与附加的驱动结构的设置使得整个偏振成像装置不够紧凑。

发明内容

本发明技术方案的目的是提供一种偏振成像装置和方法，无需设置偏振片和用于偏振片的偏振方向调节的驱动结构，从而解决现有技术的偏振成像装置结构不够紧凑的问题。

本发明具体实施例提供一种偏振成像装置，所述偏振成像装置包括相对设置的液晶透镜和图像传感器，所述液晶透镜包括相互平行的至少三层液晶层、与每一层所述液晶层相适配的取向层和电极层，每一层所述液晶层对应一个所述取向层的取向角度，各所述取向角度互不相同，所述液晶透镜还包括电压驱动电路，所述电压驱动电路独立控制施加每一层所述液晶层的驱动电压，当所述电压驱动电路对每一层所述液晶透镜施加驱动电压，每一层所述液晶层形成的液晶透镜单元的焦距相等。

具体地，所述液晶层设置为四层，相邻两层所述液晶层共用一个所述电极层。

进一步地，所述电极层上设有圆孔。

具体地，每一层所述液晶层的厚度相等。

优选地，每一层所述液晶层的厚度不超过50微米。

优选地，所述液晶透镜包括第一取向层、第二取向层、第三取向层、第四取向层，所述第一取向层的取向角度为0°，所述第二取向层的取向角度为45°，所述第三取向层的取向角度为90°，所述第四取向层的取向角度为135°。

本发明实施例提供的偏振成像装置，分时向至少三层液晶层施加驱动电压，依次获取与加电液晶层相对应的偏振图像，相较于现有技术采用旋转线偏振片以实现获取多个偏振图像的偏振成像机构，图像采集更为方便，且结构紧凑。

本发明实施例还提供一种偏振成像方法，应用于上述偏振成像装置中，所述方法包括：

当所述电压驱动电路未向所述液晶透镜施加驱动电压时，目标物体经过液晶透镜形成初始图像，所述图像传感器记录所述初始图像；