基于LCVR调谐的全偏振多谱段成像系统

程琦 | -> | 1487| 4| 0.916288MB |光学系统设计,液晶相位可变延迟器,偏振定标,偏振光谱遥感

程琦 程琦 | 文档量 |浏览量37708

摘􀀁 要􀀁 提出一种新型全偏振多谱段成像系统, 将液晶相位可变延迟器LCVR 应用于全偏振成像技术, 在可见- 近红外波段上可快速实现光的全偏振态的精确调制。系统由光学镜头、LCVR、偏振片、滤波片和CCD探测器组成。文章首先介绍了系统结构、工作原理和光学设计, 并提出了适合本系统的偏振定标方法, 建立了偏振定标系统, 实现了利用较小面积的偏振源对系统进行高精度偏振定标; 再利用该成像系统进行了室外试验, 获取了全偏振光谱图像, 所获取的图像有较高的空间分辨率和光谱分辨率, 最后对图像进行初步的数据处理, 得到了被测物的偏振度图像。试验验证了该成像系统的全偏振多谱段数据成像获取能力, 成像数据可应用于目标识别、目标分类等方面的分析。
    偏振成像遥感从本质上是太阳光经大气层后入射到物体表面上, 被物体表面反射后, 反射光电矢量的垂直分量和平行分量的偏振态( 振幅、相位) 发生变化, 根据反射光偏振态的变化规律和变化量来达到探测、识别的目的。偏振成像遥感技术不仅能够反映目标的纹理、结构、粗糙度、含水量、材料的理化特性、各向异性等, 还可以探测大气气溶胶、云的特性, 具有广泛的发展和应用前景[ 1-8] 。
    目前, 最常用到的偏振成像系统是基于机械旋转的偏振片式类型, 包括1996 年由日本ADEOS 卫星携带进入空间轨道运行的第一个可以获得偏振光观测的星载对地探测器POLDER[ 9] 、上世纪末美国发射的地球观测系统航天器上安装的地球观测扫描偏振计( EOSP) [ 10] 、2003 年美国亚利桑那州立大学光学研究中心研制的快速成像偏振仪[ 11] 、2005 年美国亨茨维尔市偏振传感器研究中心研制的红外成像偏振仪[12] 、2003 年中科院安徽光机所研制的在国内首次获得了航空光谱偏振图像的多波段偏振CCD 相机系统等[ 13] 。该类型偏振成像系统具有较大的视场角, 但只能对线偏振光进行探测, 并且需要通过机械旋转装置来实现其偏振器件对入射光偏振态的调制, 要求相机和旋转器件具有同步性, 这种系统对入射光偏振态的调制精度不够高、帧频速度较低, 系统的可靠性不高, 并且体积较大。因此, 发展新的偏振成像遥感设备就显得十分迫切。文中提出一种全偏振多谱段成像系统, 用电调谐的液晶相位可变延迟器LCVR( liquid cry stal
v ariable retarder) 代替机械偏振片转轮, 可快速实现光的全偏振态的精确调制, 相对于传统的偏振片, 体积功耗小、重量轻、工作波段宽, 能满足某些特定应用需求。
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