[发明专利]一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段线偏振成像方法

说明书

【技术领域】

本发明属于光学遥感探测领域，涉及一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段线偏振成像方法。

【背景技术】

偏振成像是一种可以同时获取目标的强度信息和偏振信息的先进探测技术，在提高目标的探测、识别、分类效率和精准度方面具有一定的潜力，在军事侦察、地球资源普查、环境卫生监测、自然灾害预报、大气探测、天文观测、机器视觉放生、生物医学诊断等诸多领域都具有重大的应用价值和发展前景。通道调制型偏振成像技术作为一项新型的遥感探测技术，以其独特的遥感探测优势已经引起国内外机构的重视，国外研究机构主要集中在美、日、欧等国家的重大工程项目依托单位、军方、大学等；国内研究机构主要有安徽光机所、西安光机所、西安交通大学等，已报道的偏振成像探测技术各具特色。

通道调制型偏振成像仪的核心器件一般采用双折射晶体或者干涉仪。按照成像方式，可以分为主动成像与被动成像，主动成像以穆勒矩阵偏振成像为代表，其光源已知或是可控，从而探测出目标的偏振态；被动成像一般以自然光为主，由于不受光源限制，实际应用范围更广。按照数据处理方式可以分为数据简化模式，傅里叶分析法，通道调制模式。按照时间顺序，又可以分为时序性偏振成像，与非时序偏振成像。时序性主要包括旋转偏振片型和液晶调控型：旋转偏振片型是在成像相机前放置旋转台，旋转偏振片以获得目标偏振态；液晶调控型是电控液晶的排序，实现偏振片功能，也可以获得目标的偏振态，二者的缺点是不能对动态目标成像；非时序又可以分为分振幅型、分孔径型、分焦平面型和通道调制型。分振幅型一般需要多个探测器，数据同步较困难，仪器体积比较大且比较复杂，鲁棒性较低；分孔径型是在将光学系统的孔径分为多个，每个孔径分别探测目标的偏振信息，探测器的利用率较低，制作困难；分焦平面型在探测器前加入偏振板，每四个像素可以探测一个目标像素点的偏振信息，空间分辨率低，工艺制作难度大。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段线偏振成像方法，利用透射式衍射光栅的色散及干涉仪分光得到与波长成正比的光束剪切量，通过两束光干涉，获得将线性偏振信息的stokes参量(S₀、S₁、S₂)调制到干涉条纹振幅的图像，干涉条纹频率与波长成反比，与剪切量成正比，从而消除波长的影响。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段线偏振成像方法，包括以下步骤：

携带有空间目标偏振信息的光经过前置光学镜组入射到偏振调制模块中，入射光束在第一偏振分束器的作用下分为反射光和透射光，反射光和透射光分别经过衍射光栅，产生色散，分别经过第一平面反射镜和第二平面反射镜，改变传播方向；接着反射光和透射光分别入射到第二偏振分束器中，其中反射光反射、入射光透射，两束光汇聚之后经过偏振片之后，振动方向相互垂直，在成像透镜的作用下，在面阵探测器上获得稳定的干涉条纹，最后通过数据采集处理系统对干涉条纹进行傅里叶转换、滤波及傅里叶反转换，从而获得线偏振分量的二维图像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通道调制型是在将目标的偏振信息调制到不同的空间频率上，从而在一副图像上获得的目标偏振信息，该偏振成像方法可以同时获得目标的偏振信息，具有制作简单、光路简单、成本低廉、空间分辨率高等优点；本发明属于快照型通道调制偏振成像方法，首先，本发明成像波段宽，在弱光条件下可以同时获得目标的强度信息和偏振信息；其次，本发明只需空间目标的一帧图像，即可以获得其线偏振成像信息，可对动态目标进行探测，工作效率高；最后，本发明数据处理简单快速，可实时对目标进行检测。

【附图说明】

图1为本发明的色散型马赫泽德干涉仪型线偏振成像装置；

图2为本发明透射式衍射光栅进行色散补偿的原理图；

图3为本发明经过偏振调制模块的光束分布图。

其中：10-前置光学镜组；11-物镜；12-视场光阑；13-准直透镜；20-偏振调制模块；211/4波片；22-第一偏振分束器；23-第一衍射光栅；24-第二衍射光栅；25-第一平面反射镜；26-第三衍射光栅；27-第四衍射光栅；28-第二平面反射镜；29-第二偏振分束器；30-偏振镜；40-成像透镜；50-面阵探测器；60-数据采集处理系统。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：