CN115790849A - 一种智能调控型多谱段偏振成像装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种智能调控型多谱段偏振成像装置与方法，属于成像探测技术领域，解决了现有的光谱偏振成像装置无法实时切换多个谱段的偏振成像的问题。所述光学装置与多谱段偏振成像装置连接；所述多谱段偏振成像装置与智能调控装置连接；所述智能调控装置与电机连接；所述电机与多谱段偏振成像装置连接；所述多谱段偏振成像装置包括可见光偏振成像装置、短波红外偏振成像装置、中波红外偏振成像装置、长波红外偏振成像装置和壳体；所述可见光偏振成像装置、短波红外偏振成像装置、中波红外偏振成像装置和长波红外偏振成像装置均固定在壳体上。

Description

一种智能调控型多谱段偏振成像装置与方法

技术领域

本发明涉及成像探测技术领域，具体涉及一种智能调控型多谱段偏振成像装置与方法。

背景技术

光谱偏振成像技术作为一种集成像分析技术、光谱分析技术和偏振分析技术于一体的新型光信息获取技术，可以同时获取空间目标的二维强度信息，光谱信息和偏振信息，多维信息的综合利用可以有效的研究目标的空间状态、物质组成成分和表面理化特性，信息的可视化还能将经过遮蔽、伪装和经过隐身处理过的非合作目标更加直观呈现出来。对于光谱偏振成像技术而言，它涉及光谱探测、偏振探测，还涉及到多项特征信息，比较主要的包括空间、偏振等。此外，它在一定程度上提升了探测所获得的信息量，可以在一定程度上优化目标识别的准确度，并明显优化常规光强探测效果，在农业作物疾病探测，生物医学，军事等多方面具有重要作用。

2002年美国设计了声光调制型(AOTF+LCVR)型偏振光谱成像仪，2003年研制了基于液晶可调滤光器(LCTF)的偏振光谱成像仪；2008年美国研发了一种基于偏振光栅的偏振光谱成像仪的偏振光谱成像仪；2011年北京航空航天大学研制了基于声光(AOTF) 和可变相位延迟器(LCVR)的高光谱全偏振成像仪；2020年日本提出了一种通过将滤波器安装在单色成像仪上而无需特定对准来实现快照多光谱偏振成像的方法；2020年长春理工大学搭建了基于分焦平面法的水下偏振光谱成像***；2021年西北农林科技大学与陕西省公安厅司法鉴定中心提出了一种基于压缩感知的圆偏振快照光谱成像***。

光谱偏振成像已经实现了分时型、分孔径型、分焦平面型等技术，对于多个谱段的偏振成像技术方面还比较空白，同时图像对比度不高，在仪器操作方面产生的人为误差方面也是一大问题，因此，一个智能调控型的，可以实现多个谱段成像的，增强图像对比度的光谱偏振成像***是我们迫切需要的。

发明内容

本发明解决了现有的光谱偏振成像装置无法实时切换多个谱段的偏振成像的问题。

本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，所述装置包括光学装置、多谱段偏振成像装置、智能调控装置和电机；

所述光学装置与多谱段偏振成像装置连接；

所述多谱段偏振成像装置与智能调控装置连接；

所述智能调控装置与电机连接；

所述电机与多谱段偏振成像装置连接；

所述光学装置、多谱段偏振成像装置、智能调控装置和电机均在同一平面上；

所述多谱段偏振成像装置包括可见光偏振成像装置、短波红外偏振成像装置、中波红外偏振成像装置、长波红外偏振成像装置和壳体；

所述可见光偏振成像装置、短波红外偏振成像装置、中波红外偏振成像装置和长波红外偏振成像装置均固定在壳体上。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光学装置包括聚光镜单元和准直镜单元；

所述聚光镜单元与准直镜单元连接；

所述智能调控装置包括信号接收单元和信号输出单元；

所述信号接收单元与信号输出单元连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述可见光偏振成像装置包括第一液晶可调滤光器单元、第一偏振片单元、第一光弹调制器单元、第一液晶可调滤光器控制器单元、第一光弹调制器控制器单元和可见光探测器单元；

所述第一液晶可调滤光器控制器单元与第一液晶可调滤光器单元连接；

所述第一液晶可调滤光器单元与第一偏振片单元连接；

所述第一偏振片单元与第一光弹调制器单元连接；

所述第一光弹调制器单元与可见光探测器单元连接；

所述第一光弹调制器控制器单元与第一光弹调制器单元连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述短波红外偏振成像装置包括第二液晶可调滤光器单元、第二偏振片单元、第二光弹调制器单元、第二液晶可调滤光器控制器单元、第二光弹调制器控制器单元和短波红外探测器单元；

所述第二液晶可调滤光器控制器单元与第二液晶可调滤光器单元连接；

所述第二液晶可调滤光器单元与第二偏振片单元连接；

所述第二偏振片单元与第二光弹调制器单元连接；

所述第二光弹调制器单元与短波红外探测器单元连接；

所述第二光弹调制器控制器单元与第二光弹调制器单元连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中波红外偏振成像装置包括第三液晶可调滤光器单元、第三偏振片单元、第三光弹调制器单元、第三液晶可调滤光器控制器单元、第三光弹调制器控制器单元和中波红外探测器单元；

所述第三液晶可调滤光器控制器单元与第三液晶可调滤光器单元连接；

所述第三液晶可调滤光器单元与第三偏振片单元连接；

所述第三偏振片单元与第三光弹调制器单元连接；

所述第三光弹调制器单元与中波红外探测器单元连接；

所述第三光弹调制器控制器单元与第三光弹调制器单元连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述长波红外偏振成像装置包括第四液晶可调滤光器单元、第四偏振片单元、第四光弹调制器单元、第四液晶可调滤光器控制器单元、第四光弹调制器控制器单元和长波红外探测器单元；

所述第四液晶可调滤光器控制器单元与第四液晶可调滤光器单元连接；

所述第四液晶可调滤光器单元与第四偏振片单元连接；

所述第四偏振片单元与第四光弹调制器单元连接；

所述第四光弹调制器单元与长波红外探测器单元连接；

所述第四光弹调制器控制器单元与第四光弹调制器单元连接。

本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，所述方法是采用上述方法中任一所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置实现的，包括以下步骤：

步骤S1，调整光学装置，使其光线经会聚准直后进入多谱段偏振成像装置；

步骤S2，智能调控装置设定信号值，所述信号值包括“0”、“1”、“2”、“3”和“4”；

步骤S3，信号接收单元判断外界是否有向其发送信号，若无，则信号输出单元输出“0”，若有，则信号输出单元向电机输出相应的信号值；

步骤S4，当信号值为“1”时，电机将可见光偏振成像装置调整至与光学装置的光轴平行，并调节第一液晶可调滤光器控制器单元，将光学装置发射出的光束调节为可见光波段，将可见光波段划分为n个可见光波长；

步骤S5，第一个可见光波长经过第一偏振片单元分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由可见光探测器单元成像后，可见光探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S6，调节第一光弹调制器控制器单元，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S7，第一个可见光波长经过第一光弹调制器单元分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由可见光探测器单元成像后，可见光探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S8，重复步骤S4至步骤S7的操作，直至n个可见光波长均完成成像；

步骤S9，当信号值为“2”时，电机将短波红外偏振成像装置调整至与光学装置的光轴平行，并调节第二液晶可调滤光器控制器单元，将光学装置发射出的光束调节为短波红外光波段，将短波红外光波段划分为n个短波红外光波长，短波红外偏振成像装置执行相应操作；

步骤S10，当信号值为“3”时，电机将中波红外偏振成像装置调整至与光学装置的光轴平行，并调节第三液晶可调滤光器控制器单元，将光学装置发射出的光束调节为中波红外光波段，将中波红外光波段划分为n个中波红外光波长，中波红外偏振成像装置执行指定操作；

步骤S11，当信号值为“4”时，电机将长波红外偏振成像装置调整至与光学装置的光轴平行，并调节第四液晶可调滤光器控制器单元，将光学装置发射出的光束调节为长波红外光波段，将长波红外光波段划分为n个长波红外光波长，长波红外偏振成像装置执行预定操作。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述短波红外偏振成像装置执行相应操作，具体为：

步骤S101，第一个短波红外光波长经过第二偏振片单元分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由短波红外探测器单元成像后，短波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S102，调节第二光弹调制器控制器单元，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S103，第一个短波红外光波长经过第二光弹调制器单元分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由短波红外探测器单元成像后，短波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S104，重复步骤S101至步骤S103的操作，直至n个短波红外光波长均完成成像。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中波红外偏振成像装置执行指定操作，具体为：

步骤S111，第一个中波红外光波长经过第三偏振片单元分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由中波红外探测器单元成像后，中波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S112，调节第三光弹调制器控制器单元，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S113，第一个中波红外光波长经过第三光弹调制器单元分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由中波红外探测器单元成像后，中波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S114，重复步骤S111至步骤S113的操作，直至n个中波红外光波长均完成成像。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述长波红外偏振成像装置执行预定操作，具体为：

步骤S121，第一个长波红外光波长经过第四偏振片单元分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由长波红外探测器单元成像后，长波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S122，调节第四光弹调制器控制器单元，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S123，第一个长波红外光波长经过第四光弹调制器单元分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由长波红外探测器单元成像后，长波红外探测器单元将信号传递给信号接收单元；

步骤S124，重复步骤S121至步骤S123的操作，直至n个长波红外光波长均完成成像。

本发明解决了现有的光谱偏振成像装置无法实时切换多个谱段的偏振成像的问题。具体有益效果包括：

1、本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，利用液晶可调滤光器与光弹调制器获得单一波长且被偏振态调制后的光，从而获得光谱偏振图像，解决了现有的光谱偏振成像装置无法实时切换多个谱段的偏振成像的问题；

2、本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，该装置在雾霾等复杂背景下的图像对比度平均提高了8.6%；

3、本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，该装置实现了智能化调控，解决了在多谱段偏振成像时人为换取成像部件产生误差的问题，提高了2.3%的实验精度。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是具体实施方式所述的智能调控型多谱段偏振成像装置的结构框图；

图2是具体实施方式所述的光弹调制器的原理图；

图3是具体实施方式所述的智能调控型多谱段偏振成像方法的流程图；

图4是具体实施方式所述的智能调控型多谱段偏振成像装置结构示意图；

图中，1为光学装置，2为多谱段偏振成像装置，3为智能调控装置，4为电机，11为聚光镜单元，12为准直镜单元，21为可见光偏振成像装置，22为短波红外偏振成像装置，23为中波红外偏振成像装置，24为长波红外偏振成像装置，31为信号接收单元，32为信号输出单元，211为第一液晶可调滤光器单元，212为第一偏振片单元，213为第一光弹调制器单元，214为第一液晶可调滤光器控制器单元，215为第一光弹调制器控制器单元，216为可见光探测器单元，221为第二液晶可调滤光器单元，222为第二偏振片单元，223为第二光弹调制器单元，224为第二液晶可调滤光器控制器单元，225为第二光弹调制器控制器单元，226为短波红外探测器单元，231为第三液晶可调滤光器单元，232为第三偏振片单元，233第三光弹调制器单元，234第三液晶可调滤光器控制器单元，235为第三光弹调制器控制器单元，236为中波红外探测器单元，241为第四液晶可调滤光器单元，242为第四偏振片单元，243为第四光弹调制器单元，244第四液晶可调滤光器控制器单元，245第四光弹调制器控制器单元，246为长波红外探测器单元。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施方式所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，所述装置包括光学装置1、多谱段偏振成像装置2、智能调控装置3和电机4；

所述光学装置1与多谱段偏振成像装置2连接；

所述多谱段偏振成像装置2与智能调控装置3连接；

所述智能调控装置3与电机4连接；

所述电机4与多谱段偏振成像装置2连接；

所述光学装置1、多谱段偏振成像装置2、智能调控装置3和电机4均在同一平面上；

所述多谱段偏振成像装置2包括可见光偏振成像装置21、短波红外偏振成像装置22、中波红外偏振成像装置23、长波红外偏振成像装置24和壳体；

所述可见光偏振成像装置21、短波红外偏振成像装置22、中波红外偏振成像装置23和长波红外偏振成像装置24均固定在壳体上。

本实施方式中，所述光学装置1包括聚光镜单元11和准直镜单元12；

所述聚光镜单元11与准直镜单元12连接；

所述智能调控装置3包括信号接收单元31和信号输出单元32；

所述信号接收单元31与信号输出单元32连接。

本实施方式中，所述可见光偏振成像装置21包括第一液晶可调滤光器单元211、第一偏振片单元212、第一光弹调制器单元213、第一液晶可调滤光器控制器单元214、第一光弹调制器控制器单元215和可见光探测器单元216；

所述第一液晶可调滤光器控制器单元214与第一液晶可调滤光器单元211连接；

所述第一液晶可调滤光器单元211与第一偏振片单元212连接；

所述第一偏振片单元212与第一光弹调制器单元213连接；

所述第一光弹调制器单元213与可见光探测器单元216连接；

所述第一光弹调制器控制器单元215与第一光弹调制器单元213连接。

本实施方式中，所述短波红外偏振成像装置22包括第二液晶可调滤光器单元221、第二偏振片单元222、第二光弹调制器单元223、第二液晶可调滤光器控制器单元224、第二光弹调制器控制器单元225和短波红外探测器单元226；

所述第二液晶可调滤光器控制器单元224与第二液晶可调滤光器单元221连接；

所述第二液晶可调滤光器单元221与第二偏振片单元222连接；

所述第二偏振片单元222与第二光弹调制器单元223连接；

所述第二光弹调制器单元223与短波红外探测器单元226连接；

所述第二光弹调制器控制器单元225与第二光弹调制器单元223连接。

本实施方式中，所述中波红外偏振成像装置23包括第三液晶可调滤光器单元231、第三偏振片单元232、第三光弹调制器单元233、第三液晶可调滤光器控制器单元234、第三光弹调制器控制器单元235和中波红外探测器单元236；

所述第三液晶可调滤光器控制器单元234与第三液晶可调滤光器单元231连接；

所述第三液晶可调滤光器单元231与第三偏振片单元232连接；

所述第三偏振片单元232与第三光弹调制器单元233连接；

所述第三光弹调制器单元233与中波红外探测器单元236连接；

所述第三光弹调制器控制器单元235与第三光弹调制器单元233连接。

本实施方式中，所述长波红外偏振成像装置24包括第四液晶可调滤光器单元241、第四偏振片单元242、第四光弹调制器单元243、第四液晶可调滤光器控制器单元244、第四光弹调制器控制器单元245和长波红外探测器单元246；

所述第四液晶可调滤光器控制器单元244与第四液晶可调滤光器单元241连接；

所述第四液晶可调滤光器单元241与第四偏振片单元242连接；

所述第四偏振片单元242与第四光弹调制器单元243连接；

所述第四光弹调制器单元243与长波红外探测器单元246连接；

所述第四光弹调制器控制器单元245与第四光弹调制器单元243连接。

本实施方式基于本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，结合图1和图4能更好的理解本实施方式，提供一种实际的实施方式：

所述智能调控型多谱段偏振成像装置包括光学装置1、多谱段偏振成像装置2、智能调控装置3和电机4；

所述光学装置1与多谱段偏振成像装置2连接；

所述多谱段偏振成像装置2与智能调控装置3连接；

所述智能调控装置3与电机4连接；

所述电机4与多谱段偏振成像装置2连接；

各装置以串联方式连接，多谱段偏振成像装置2中各个装置以并联方式连接。

所述光学装置1包括聚光镜单元11和准直镜单元12；

所述聚光镜单元11将成像目标反射的光会聚，所述准直镜单元12将会聚的光进行准直使其平行进入多谱段偏振成像装置2；

所述聚光镜单元11与准直镜单元12平行放置且相连接。

所述多谱段偏振成像装置2包括可见光偏振成像装置21、短波红外偏振成像装置22、中波红外偏振成像装置23和长波红外偏振成像装置24；

所述可见光偏振成像装置21包括第一液晶可调滤光器单元211、第一偏振片单元212、第一光弹调制器单元213、第一液晶可调滤光器控制器单元214、第一光弹调制器控制器单元215和可见光探测器单元216；

所述第一液晶可调滤光器单元211与第一偏振片单元212之间水平排列且两者相连接，所述第一偏振片单元212与第一光弹调制器单元213之间水平排列且两者相连接，所述第一液晶可调滤光器单元211与第一液晶可调滤光器控制器单元214之间竖直排列且两者相连接，所述第一光弹调制器单元213与第一光弹调制器控制器单元215之间竖直排列且两者相连接，所述第一光弹调制器单元213与可见光探测器单元216之间水平排列且两者相连接；

所述第一液晶可调滤光器控制器单元214通过控制第一液晶可调滤光器单元211的电压从而选择透过单一波长的可见光；所述第一偏振片单元212将第一液晶可调滤光器单元211透过的光起偏使其成为线偏振光；所述第一光弹调制器控制器单元215通过控制第一光弹调制器单元213改变偏振光的偏振态；所述可见光探测器单元216接收通过第一液晶可调滤光器单元211、第一偏振片单元212及第一光弹调制器单元213后的光束并形成可见光偏振图像。

所述短波红外偏振成像装置22包括第二液晶可调滤光器单元221、第二偏振探测器222、第二光弹调制器单元223、第二液晶可调滤光器控制器单元224、第二光弹调制器控制器单元225和短波红外探测器单元226；

所述第二液晶可调滤光器单元221与第二偏振片单元222之间水平排列且两者相连接，所述第二偏振片单元222与第二光弹调制器单元223之间水平排列且两者相连接，所述第二液晶可调滤光器单元221与第二液晶可调滤光器控制器单元224之间竖直排列且两者相连接，所述第二光弹调制器单元223与第二光弹调制器控制器单元225之间竖直排列且两者相连接，所述第二光弹调制器单元223与短波红外探测器单元226之间水平排列且两者相连接；

所述第二液晶可调滤光器控制器单元224通过控制第二液晶可调滤光器单元221的电压从而选择透过单一波长的短波红外光；所述第二偏振片单元222将第二液晶可调滤光器单元221透过的光起偏使其成为线偏振光；所述第二光弹调制器控制器单元225通过控制第二光弹调制器单元223改变偏振光的偏振态；所述短波红外探测器单元226接收通过第二液晶可调滤光器单元221、第二偏振片单元222及第二光弹调制器单元223后的光束并形成短波红外偏振图像。

所述中波红外偏振成像装置23包括第三液晶可调滤光器单元231、第三偏振片单元232、第三光弹调制器单元233、第三液晶可调滤光器控制器单元234、第三光弹调制器控制器单元235和中波红外探测器236；

所述第三液晶可调滤光器单元231与第三偏振片单元232之间水平排列且两者相连接，所述第三偏振片单元232与第三光弹调制器单元233之间水平排列且两者相连接，所述第三液晶可调滤光器单元231与第三液晶可调滤光器控制器单元234之间竖直排列且两者相连接，所述第三光弹调制器单元233与第三光弹调制器控制器单元235之间竖直排列且两者相连接，所述第三光弹调制器单元233与中波红外探测器单元236之间水平排列且两者相连接；

所述第三液晶可调滤光器控制器单元234通过控制第三液晶可调滤光器单元231的电压从而选择透过单一波长的中波红外光；所述第三偏振片单元232将第三液晶可调滤光器单元231透过的光起偏使其成为线偏振光；所述第三光弹调制器控制器单元235通过控制第三光弹调制器单元233改变偏振光的偏振态；所述中波红外探测器单元236接收通过第三液晶可调滤光器单元231、第三偏振片单元232及第三光弹调制器单元233后的光束并形成中波红外偏振图像。

所述长波红外偏振成像装置24包括第四液晶可调滤光器单元241、第四偏振片单元242、第四光弹调制器单元243、第四液晶可调滤光器控制器单元244、第四光弹调制器控制器单元245和长波红外探测器单元246；

所述第四液晶可调滤光器单元241与第四偏振片单元242之间水平排列且两者相连接，所述第四偏振片单元242与第四光弹调制器单元243之间水平排列且两者相连接，所述第四液晶可调滤光器单元241与第四液晶可调滤光器控制器单元244之间竖直排列且两者相连接，所述第四光弹调制器单元243与第四光弹调制器控制器单元245之间竖直排列且两者相连接，所述第四光弹调制器单元243与长波红外探测器单元246之间水平排列且两者相连接；

所述第四液晶可调滤光器控制器单元244通过控制第四液晶可调滤光器单元241的电压从而选择透过单一波长的长波红外光；所述第四偏振片单元242将第四液晶可调滤光器单元241透过的光起偏使其成为线偏振光；所述第四光弹调制器控制器单元245通过控制第四光弹调制器单元243改变偏振光的偏振态；所述长波红外探测器单元246接收通过第四液晶可调滤光器单元241、第四偏振片单元242及第四光弹调制器单元243后的光束并形成长波红外偏振图像。

所述智能调控装置3包括信号接收单元31和信号输出单元32；

所述信号接收单元31与信号输出单元32相连接；

所述信号接收单元31收集可见光探测器216、短波红外探测器226、中波红外探测器236以及长波红外探测器246上的图像信号，最终由信号输出单元32输出信号，控制电机4进行转动。

综上，光学装置1负责会聚光线并进行准直；

多谱段偏振成像装置2负责将光学装置1中准直的光线进行光谱偏振成像并将信号传输给智能调控装置3；

所述智能调控装置3负责接收信号并且控制电机进行转动；

所述电机4负责接收智能调控装置3的信号并据此控制多谱段偏振成像装置2中各个装置进行轮换。

本实施方式所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，所述方法是采用上述实施方式中任一所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置实现的，包括以下步骤：

步骤S1，调整光学装置1，使其光线经会聚准直后进入多谱段偏振成像装置2；

步骤S2，智能调控装置3设定信号值，所述信号值包括“0”、“1”、“2”、“3”和“4”；

步骤S3，信号接收单元31判断外界是否有向其发送信号，若无，则信号输出单元32输出“0”，若有，则信号输出单元32向电机4输出相应的信号值；

步骤S4，当信号值为“1”时，电机4将可见光偏振成像装置21调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第一液晶可调滤光器控制器单元214，将光学装置1发射出的光束调节为可见光波段，将可见光波段划分为n个可见光波长；

步骤S5，第一个可见光波长经过第一偏振片单元212分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由可见光探测器单元216成像后，可见光探测器单元216将信号传递给信号接收单元31；

步骤S6，调节第一光弹调制器控制器单元215，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S7，第一个可见光波长经过第一光弹调制器单元213分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由可见光探测器单元216成像后，可见光探测器单元216将信号传递给信号接收单元31；

步骤S8，重复步骤S4至步骤S7的操作，直至n个可见光波长均完成成像；

步骤S9，当信号值为“2”时，电机4将短波红外偏振成像装置22调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第二液晶可调滤光器控制器单元224，将光学装置1发射出的光束调节为短波红外光波段，将短波红外光波段划分为n个短波红外光波长，短波红外偏振成像装置22执行相应操作；

步骤S10，当信号值为“3”时，电机4将中波红外偏振成像装置23调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第三液晶可调滤光器控制器单元234，将光学装置1发射出的光束分别调节为中波红外光波段，将中波红外光波段划分为n个中波红外光波长，中波红外偏振成像装置23执行指定操作；

步骤S11，当信号值为“4”时，电机4将长波红外偏振成像装置24调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第四液晶可调滤光器控制器单元244，将光学装置1发射出的光束调节为长波红外光波段，将长波红外光波段划分为n个长波红外光波长，长波红外偏振成像装置24执行预定操作。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述短波红外偏振成像装置22执行相应操作，具体为：

步骤S101，第一个短波红外光波长经过第二偏振片单元222分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由短波红外探测器单元226成像后，短波红外探测器单元226将信号传递给信号接收单元31；

步骤S102，调节第二光弹调制器控制器单元225，将线偏振光分别转化为圆偏振光，左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S103，第一个短波红外光波长经过第二光弹调制器单元223分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由短波红外探测器单元226成像后，短波红外探测器单元226将信号传递给信号接收单元31；

步骤S104，重复步骤S101至步骤S103的操作，直至n个短波红外光波长均完成成像。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中波红外偏振成像装置23执行指定操作，具体为：

步骤S111，第一个中波红外光波长经过第三偏振片单元232分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由中波红外探测器单元236成像后，中波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S112，调节第三光弹调制器控制器单元235，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S113，第一个中波红外光波长经过第三光弹调制器单元233分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由中波红外探测器单元236成像后，中波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S114，重复步骤S111至步骤S113的操作，直至n个中波红外光波长均完成成像。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述长波红外偏振成像装置24执行预定操作，具体为：

步骤S121，第一个长波红外光波长经过第四偏振片单元242分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由长波红外探测器单元236成像后，长波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S122，调节第四光弹调制器控制器单元245，将线偏振光分别转化为圆偏振光，左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S123，第一个长波红外光波长经过第四光弹调制器单元243分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由长波红外探测器单元246成像后，长波红外探测器单元246将信号传递给信号接收单元31；

步骤S124，重复步骤S121至步骤S123的操作，直至n个长波红外光波长均完成成像。

本实施方式基于本发明所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，结合图3能更好的理解本实施方式，提供一种实际的实施方式：

一种智能调控型多谱段偏振成像方法，该方法采用上述智能调控型多谱段偏振成像装置进行测试，具体包括以下步骤：

步骤S1，调整光学装置1，使其光线经会聚准直后进入多谱段偏振成像装置2；

步骤S2，智能调控装置3设定信号值，所述信号值包括“0”、“1”、“2”、“3”和“4”；

步骤S3，信号接收单元31判断外界是否有向其发送信号，若无，则信号输出单元32输出“0”，若有，则信号输出单元32向电机4输出相应的信号值；

步骤S4，当信号值为“1”时，电机4将可见光偏振成像装置21调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第一液晶可调滤光器控制器单元214，将光学装置1发射出的光束调节为可见光波段，将可见光波段划分为n个可见光波长；

步骤S5，第一个可见光波长经过第一偏振片单元212分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由可见光探测器单元216成像后，可见光探测器单元216将信号传递给信号接收单元31；

步骤S6，调节第一光弹调制器控制器单元215，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S7，第一个可见光波长经过第一光弹调制器单元213分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由可见光探测器单元216成像后，可见光探测器单元216将信号传递给信号接收单元31；

步骤S8，重复步骤S4至步骤S7的操作，直至n个可见光波长均完成成像；

步骤S9，当信号值为“2”时，电机4将短波红外偏振成像装置22调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第二液晶可调滤光器控制器单元224，将光学装置1发射出的光束调节为短波红外光波段，将短波红外光波段划分为n个短波红外光波长，短波红外偏振成像装置22执行相应操作；

步骤S10，第一个短波红外光波长经过第二偏振片单元222分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由短波红外探测器单元226成像后，短波红外探测器单元226将信号传递给信号接收单元31；

步骤S11，调节第二光弹调制器控制器单元225，将线偏振光分别转化为圆偏振光，左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S12，第一个短波红外光波长经过第二光弹调制器单元223分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由短波红外探测器单元226成像后，短波红外探测器单元226将信号传递给信号接收单元31；

步骤S13，重复步骤S10至步骤S12的操作，直至n个短波红外光波长均完成成像。

步骤S14，当信号值为“3”时，电机4将中波红外偏振成像装置23调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第三液晶可调滤光器控制器单元234，将光学装置1发射出的光束分别调节为中波红外光波段，将中波红外光波段划分为n个中波红外光波长，中波红外偏振成像装置23执行指定操作；

步骤S15，第一个中波红外光波长经过第三偏振片单元232分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由中波红外探测器单元236成像后，中波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S16，调节第三光弹调制器控制器单元235，将线偏振光分别转化为圆偏振光，左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S17，第一个中波红外光波长经过第三光弹调制器单元233分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由中波红外探测器单元236成像后，中波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S18，重复步骤S15至步骤S17的操作，直至n个中波红外光波长均完成成像。

步骤S19，当信号值为“4”时，电机4将长波红外偏振成像装置24调整至与光学装置1的光轴平行，并调节第四液晶可调滤光器控制器单元244，将光学装置1发射出的光束调节为长波红外光波段，将长波红外光波段划分为n个长波红外光波长，长波红外偏振成像装置24执行预定操作。

步骤S20，第一个长波红外光波长经过第四偏振片单元242分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由长波红外探测器单元236成像后，长波红外探测器单元236将信号传递给信号接收单元31；

步骤S21，调节第四光弹调制器控制器单元245，将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S22，第一个长波红外光波长经过第四光弹调制器单元243分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由长波红外探测器单元246成像后，长波红外探测器单元246将信号传递给信号接收单元31；

步骤S23，重复步骤S20至步骤S22的操作，直至n个长波红外光波长均完成成像。

所述第一液晶可调滤光器单元211、第二液晶可调滤光器单元221、第三液晶可调滤光器单元231和第四液晶可调滤光器单元241的滤光原理具体为：

入射光经过第一液晶可调滤光器单元211、第二液晶可调滤光器单元221、第三液晶可调滤光器单元231或第四液晶可调滤光器单元241会形成两束相干的偏振光即 o 光和e 光，两束光发生干涉达到特定波长透射的目的，从检偏器出射的干涉光强度为：

；

式中，

表示入射光振幅，

表示晶体的快轴和检偏器之间的夹角，δ表示相位延迟量；

；

式中，λ表示波长，n表示折射率，d表示晶体厚度，可以看出光强随λ改变，且光强在特定波长处存在极大值。

所述第一光弹调制器单元213、第二光弹调制器单元223、第三光弹调制器单元233和第四光弹调制器单元243的原理具体为：

如图2所示，Te是一个P4-68钛酸铅陶瓷压电传感器，与杆端相距约S/4；Tc可以是同一种材料，或是具有更高电压／应力转换系数的P160材料。为了键合稳固，使杆具有良好的机械耦合和较低的声损耗，常使用M.Bond 200作为粘合材料。为使杂散双折射最小化，将传感器Te粘接在杆中第一个极大应力波附近，并使平行于x方向的光束通过另一个极大应力波处传播。这种第一光弹调制器单元213、第二光弹调制器单元223、第三光弹调制器单元233或第四光弹调制器单元243设计中，传感器的固定远离光路，这使得杂散双折射被抑制或减小到最小；同时，杆的谐振频率远离传感器的谐振频率，不需要频率调谐。这种设计由剪切应力驱动，适用于高频调制。

这种只用一个压电传感器Te的设计，杆在共振频率f下工作时，在频率2f处 会 产生 一 个10^-2-10^-1量级的杂散，引起测量***的不稳定性。因此，在杆的两侧胶固两个一样的压电传感器的对称结构，杂散信号最终被减小到10^-4级。

当该切型压电石英的长度远大于厚度和宽度时，其具有较好的长度伸缩振动模式，振动频率为：

；

式中，L表示石英晶体长度，m表示长度伸缩振动的泛音次数，一般压电驱动器均工作在基频模式下，即m=1，σ表示石英晶体密度，

表示坐标变换后的弹性柔顺系数。

以上对本发明所提出的一种智能调控型多谱段偏振成像装置与方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述装置包括光学装置（1）、多谱段偏振成像装置（2）、智能调控装置（3）和电机（4）；

所述光学装置（1）与多谱段偏振成像装置（2）连接；

所述多谱段偏振成像装置（2）与智能调控装置（3）连接；

所述智能调控装置（3）与电机（4）连接；

所述电机（4）与多谱段偏振成像装置（2）连接；

所述多谱段偏振成像装置（2）包括可见光偏振成像装置（21）、短波红外偏振成像装置（22）、中波红外偏振成像装置（23）、长波红外偏振成像装置（24）和壳体；

所述可见光偏振成像装置（21）、短波红外偏振成像装置（22）、中波红外偏振成像装置（23）和长波红外偏振成像装置（24）均固定在壳体上。

2.根据权利要求1所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述光学装置（1）包括聚光镜单元（11）和准直镜单元（12）；

所述聚光镜单元（11）与准直镜单元（12）连接；

所述智能调控装置（3）包括信号接收单元（31）和信号输出单元（32）；

所述信号接收单元（31）与信号输出单元（32）连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述可见光偏振成像装置（21）包括第一液晶可调滤光器单元（211）、第一偏振片单元（212）、第一光弹调制器单元（213）、第一液晶可调滤光器控制器单元（214）、第一光弹调制器控制器单元（215）和可见光探测器单元（216）；

所述第一液晶可调滤光器控制器单元（214）与第一液晶可调滤光器单元（211）连接；

所述第一液晶可调滤光器单元（211）与第一偏振片单元（212）连接；

所述第一偏振片单元（212）与第一光弹调制器单元（213）连接；

所述第一光弹调制器单元（213）与可见光探测器单元（216）连接；

所述第一光弹调制器控制器单元（215）与第一光弹调制器单元（213）连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述短波红外偏振成像装置（22）包括第二液晶可调滤光器单元（221）、第二偏振片单元（222）、第二光弹调制器单元（223）、第二液晶可调滤光器控制器单元（224）、第二光弹调制器控制器单元（225）和短波红外探测器单元（226）；

所述第二液晶可调滤光器控制器单元（224）与第二液晶可调滤光器单元（221）连接；

所述第二液晶可调滤光器单元（221）与第二偏振片单元（222）连接；

所述第二偏振片单元（222）与第二光弹调制器单元（223）连接；

所述第二光弹调制器单元（223）与短波红外探测器单元（226）连接；

所述第二光弹调制器控制器单元（225）与第二光弹调制器单元（223）连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述中波红外偏振成像装置（23）包括第三液晶可调滤光器单元（231）、第三偏振片单元（232）、第三光弹调制器单元（233）、第三液晶可调滤光器控制器单元（234）、第三光弹调制器控制器单元（235）和中波红外探测器单元（236）；

所述第三液晶可调滤光器控制器单元（234）与第三液晶可调滤光器单元（231）连接；

所述第三液晶可调滤光器单元（231）与第三偏振片单元（232）连接；

所述第三偏振片单元（232）与第三光弹调制器单元（233）连接；

所述第三光弹调制器单元（233）与中波红外探测器单元（236）连接；

所述第三光弹调制器控制器单元（235）与第三光弹调制器单元（233）连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置，其特征在于，所述长波红外偏振成像装置（24）包括第四液晶可调滤光器单元（241）、第四偏振片单元（242）、第四光弹调制器单元（243）、第四液晶可调滤光器控制器单元（244）、第四光弹调制器控制器单元（245）和长波红外探测器单元（246）；

所述第四液晶可调滤光器控制器单元（244）与第四液晶可调滤光器单元（241）连接；

所述第四液晶可调滤光器单元（241）与第四偏振片单元（242）连接；

所述第四偏振片单元（242）与第四光弹调制器单元（243）连接；

所述第四光弹调制器单元（243）与长波红外探测器单元（246）连接；

所述第四光弹调制器控制器单元（245）与第四光弹调制器单元（243）连接。

7.一种智能调控型多谱段偏振成像方法，所述方法是采用权利要求1-6中任一所述的一种智能调控型多谱段偏振成像装置实现的，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，调整光学装置（1），使其光线经会聚准直后进入多谱段偏振成像装置（2）；

步骤S2，智能调控装置（3）设定信号值，所述信号值包括“0”、“1”、“2”、“3”和“4”；

步骤S3，信号接收单元（31）判断外界是否有向其发送信号，若无，则信号输出单元（32）输出“0”，若有，则信号输出单元（32）向电机（4）输出相应的信号值；

步骤S4，当信号值为“1”时，电机（4）将可见光偏振成像装置（21）调整至与光学装置（1）的光轴平行，并调节第一液晶可调滤光器控制器单元（214），将光学装置（1）发射出的光束调节为可见光波段，将可见光波段划分为n个可见光波长；

步骤S5，第一个可见光波长经过第一偏振片单元（212）分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由可见光探测器单元（216）成像后，可见光探测器单元（216）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S6，调节第一光弹调制器控制器单元（215），将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S7，第一个可见光波长经过第一光弹调制器单元（213）分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由可见光探测器单元（216）成像后，可见光探测器单元（216）将信号传递给信号接收单元(31)；

步骤S8，重复步骤S4至步骤S7的操作，直至n个可见光波长均完成成像；

步骤S9，当信号值为“2”时，电机(4)将短波红外偏振成像装置（22）调整至与光学装置（1）的光轴平行，并调节第二液晶可调滤光器控制器单元（224），将光学装置（1）发射出的光束调节为短波红外光波段，将短波红外光波段划分为n个短波红外光波长，短波红外偏振成像装置（22）执行相应操作；

步骤S10，当信号值为“3”时，电机(4)将中波红外偏振成像装置（23）调整至与光学装置（1）的光轴平行，并调节第三液晶可调滤光器控制器单元（234），将光学装置（1）发射出的光束分别调节为中波红外光波段，将中波红外光波段划分为n个中波红外光波长，中波红外偏振成像装置（23）执行指定操作；

步骤S11，当信号值为“4”时，电机(4)将长波红外偏振成像装置（24）调整至与光学装置（1）的光轴平行，并调节第四液晶可调滤光器控制器单元（244），将光学装置（1）发射出的光束调节为长波红外光波段，将长波红外光波段划分为n个长波红外光波长，长波红外偏振成像装置（24）执行预定操作。

8.根据权利要求7所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，其特征在于，所述短波红外偏振成像装置（22）执行相应操作，具体为：

步骤S101，第一个短波红外光波长经过第二偏振片单元（222）分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由短波红外探测器单元（226）成像后，短波红外探测器单元（226）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S102，调节第二光弹调制器控制器单元（225），将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S103，第一个短波红外光波长经过第二光弹调制器单元（223）分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由短波红外探测器单元（226）成像后，短波红外探测器单元（226）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S104，重复步骤S101至步骤S103的操作，直至n个短波红外光波长均完成成像。

9.根据权利要求7所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，其特征在于，所述中波红外偏振成像装置（23）执行指定操作，具体为：

步骤S111，第一个中波红外光波长经过第三偏振片单元（232）分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由中波红外探测器单元（236）成像后，中波红外探测器单元（236）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S112，调节第三光弹调制器控制器单元（235），将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S113，第一个中波红外光波长经过第三光弹调制器单元（233）分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由中波红外探测器单元（236）成像后，中波红外探测器单元（236）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S114，重复步骤S111至步骤S113的操作，直至n个中波红外光波长均完成成像。

10.根据权利要求7所述的一种智能调控型多谱段偏振成像方法，其特征在于，所述长波红外偏振成像装置（24）执行预定操作，具体为：

步骤S121，第一个长波红外光波长经过第四偏振片单元（242）分别输出0°、45°、90°和135°的线偏振光，并由长波红外探测器单元（236）成像后，长波红外探测器单元（236）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S122，调节第四光弹调制器控制器单元（245），将线偏振光分别转化为圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光；

步骤S123，第一个长波红外光波长经过第四光弹调制器单元（243）分别输出圆偏振光、左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光，并由长波红外探测器单元（246）成像后，长波红外探测器单元（246）将信号传递给信号接收单元（31）；

步骤S124，重复步骤S121至步骤S123的操作，直至n个长波红外光波长均完成成像。

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