[发明专利]三通道偏振信息采集系统

权利要求书

1.三通道偏振信息采集系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设计偏振信息采集系统：三等分棱镜组、像方远心光学系统、偏振片、高感光度CMOS传感器和数据采集处理电路五个部分组成偏振信息采集系统；

步骤二、光学追迹和仿真：采用ZEMAX光学设计软件进行光学追迹和仿真，设计出符合需求的三等分棱镜组和像方远心系统参数；

步骤三、建立光路模型：建立三等分光路并通过优化结构模型参数保证三路光线聚焦位置，得到实时且共视场的三通道成像系统；

步骤四、三维测量系统搭建：偏振信息采集系统与工业投影仪结合；

步骤五、对系统部件进行标定：对三通道偏振信息采集系统光强误差标定、三通道偏振信息采集系统畸变标定、投影仪畸变标定和系统标定；

步骤六、偏振信息采集：分别通过三片偏振片获取三个不同方向的偏振分量进行偏振信息采集，得到共视场的三路偏振信息；

步骤七、传感器成像：三片偏振片配合高感光度CMOS传感器进行成像；

步骤八、物体信息采集：将编码光栅投影在高反光物体上，根据三偏振通道的光强分布并计算出高反光物体的三维测量结果。

2.根据权利要求1所述的三通道偏振信息采集系统，其特征在于：所述步骤五中系统标定为相机标定和投影仪标定，所述相机标定和投影标定为使用一个带有已知特征点位置的标定板，首先，在标定板的表面通过投影仪投射一组编码图案，经过被标定板表面反射后，由相机采集并计算出编码图，通过编码图建立投影仪像素和相机像素间的一一映射，然后采集标定板图案，提取图像上的特征点位置，通过建立的关系映射到投影仪的像素上，得到了在标定板上的特征点与投影仪图像像素之间的对应关系。

3.根据权利要求1所述的三通道偏振信息采集系统，其特征在于：所述步骤五中三通道偏振信息采集系统光强误差标定为选择一个靶标板，在棱镜分光系统装调结束后测试每一路的光强值，并做一组标定，通过算法使每一路的光强值实现平均分配并记录平均值I，选择上述靶标板，在安装偏振片后通过采集系统获取三个偏振方向的偏振光强度信息，I_0°、I_60°、I_120°然后进行逐像元计算，其中S₀为未经过偏振片之间之前三路分光后的平均光强值，再通过偏振片透过率补偿后与I作比较实现偏振定标。

4.根据权利要求1所述的三通道偏振信息采集系统，其特征在于：所述步骤六中三片偏振片的摆放角度为0°、60°和120°。

5.根据权利要求1所述的三通道偏振信息采集系统，其特征在于：所述步骤七中高感光度CMOS传感器进行成像为高感光度CMOS传感器驱动和同步采集电路。

6.根据权利要求1所述的三通道偏振信息采集系统，其特征在于：所述步骤八中根据三偏振通道的光强分布并计算出高反光物体的三维测量结果，投射n张用于测量的光栅图像，通过三通道偏振信息采集系统，得到n×3张图像，其中的一幅光栅图像，采集到的三个通道的图像分别为其中k＝1，2，…，n，由于反射后，不同物体表面对光栅的调制方式不同，因此在三个偏振通道中得到的采集结果不同，其中，一个通道内会呈现饱和状态，因此，首先要对饱和像素进行筛选，得到高光区域，其他区域由于三通道都可采集到光栅信息，计算出原始光强，得到高质量的光栅信息，进而消除了偏振片对于黑暗区域的影响，筛选出的饱和像素，在同一幅光栅图所采集的另两个通道的同一位置选择最大的非饱和像素值作为采集结果，其他光栅图也同样选择这一通道，该位置的像素值，便可计算该位置的相位值，进而得到测量结果。