CN117871425A - 热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置及其方法，属于偏振探测技术领域，解决了现有技术缺少在不同环境热辐射比中，利用短波红外全偏振特性进行目标探测和识别的技术的问题。调控装置、光源发射装置、图像采集装置和高温加热台均放置在恒温箱中；发射端导轨与接收端导轨均呈圆弧状并相对设置，发射端导轨用于固定光源发射装置，光源发射装置与第一驱动电机连接，接收端导轨用于固定图像采集装置，图像采集装置与第二驱动电机连接；所述的可调谐激光光源与衰减片同轴设置；短波红外全自动偏振片、笼式滤光片轮和短波红外相机依次同轴设置；第一驱动电机和第二驱动电机均与计算机连接，且短波红外相机与计算机双向通信。
Description
技术领域
本发明涉及偏振探测技术领域，具体涉及热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置及其方法。
背景技术
传统的短波红外偏振成像装置仅在特定的背景辐射下通过分析目标偏振特性的方法区分自然地物和人造物，在面临环境热辐射多变，情况较为复杂的环境中目标的识别能力仍有不足之处。
目前，短波红外焦平面探测器配置相应的偏振光学***，可以实现分时、分孔径和分振幅的偏振成像模式，在目标偏振特性受环境与目标热辐射效应影响的研究方面比较空白。同时，将微纳偏振元件直接集成在焦平面阵列的分焦平面偏振成像***虽然得到了大力的发展，但大部分研究仍聚焦在可见光范围，同时结构较为复杂，由于偏振元件的加工误差和极大的光损耗，该成像模式的消光比和透射率也都有待提高。特别是，偏振消光比作为偏振成像***的一个关键指标，直接决定了***的检偏能力、抗干扰能力以及偏振信息的利用效率。因此，综合***结构复杂程度、工作温度要求、消光比要求三个角度考虑，设计一种基于热辐射效应，结构设计简单，消光比高的分时全偏振全自动成像装置是我们迫切需要的。
环境热辐射比为环境热辐射强度与目标自发热辐射强度的比值，宏观可以表现为环境温度与目标温度的比值大小。由于环境热辐射会影响目标的红外偏振特性，随着偏振探测环境的多样化与复杂化，某些关键设备经常受到环境热辐射影响，进而开展红外偏振探测工作容易造成干扰，因此，在不同环境热辐射中，利用热辐射效应来分析不同环境中目标全偏振特性具有重要作用。
综上所述，现有技术缺少在不同环境热辐射比中，利用短波红外全偏振特性进行目标探测和识别的技术。
发明内容
本发明解决了现有技术缺少在不同环境热辐射比中，利用短波红外全偏振特性进行目标探测和识别的技术的问题。
本发明所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，所述的装置包括恒温箱、调控装置、光源发射装置、图像采集装置、高温加热台和计算机；
所述的调控装置包括发射端导轨、接收端导轨、第一驱动电机和第二驱动电机；
所述的光源发射装置包括可调谐激光光源和衰减片；
所述的图像采集装置包括短波红外全自动偏振片、笼式滤光片轮和短波红外相机；
所述的调控装置、光源发射装置、图像采集装置和高温加热台均放置在恒温箱中；
所述的发射端导轨与接收端导轨均呈圆弧状并相对设置，发射端导轨用于固定光源发射装置，光源发射装置与第一驱动电机连接，接收端导轨用于固定图像采集装置，图像采集装置与第二驱动电机连接；
所述的可调谐激光光源与衰减片同轴设置；
所述的短波红外全自动偏振片、笼式滤光片轮和短波红外相机依次同轴设置；
所述的第一驱动电机和第二驱动电机均与计算机连接，且短波红外相机与计算机双向通信；
所述的衰减片的直径为7mm～9 mm，厚度为1mm～1.2 mm，透光率为35%；
所述的短波红外全自动偏振片的直径为24mm～26mm，通光口径18mm～20mm，透光率大于75%，通过短波红外全自动偏振片的波长为0.8μm～1.7μm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的可调谐激光光源的脉冲宽度为5ns，重复频率为100Hz，输出410nm～2300nm，且线宽为6cm-1的光线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的笼式滤光片轮放置6片滤光片，6片滤光片的中心波长分别为808nm、1064nm、1200nm、1300nm、1400nm和1500nm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的短波红外相机的谱段为0.4μm～1.7μm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的高温加热台的温度范围为室温～700℃。
本发明所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，所述的方法是采用上述方法中所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置实现的，包括以下步骤：
步骤S1，可调谐激光光源发射出的光线经过衰减片衰减光强后，入射到位于高温加热台上的目标；
步骤S2，将恒温箱稳定在-70℃～150℃，光源发射装置通过第一驱动电机调整至10°～70°，图像采集装置通过第二驱动电机调整至10°～90°；
步骤S3，经过高温加热台上的目标反射出的光线，通过短波红外全自动偏振片实现在0°、60°和120°偏振方向的起偏；
步骤S4，经过短波红外全自动偏振片起偏的光线，通过笼式滤光片轮的滤光片获得所需波长的光线，使得该波长的光线进入短波红外相机进行成像；
步骤S5，改变笼式滤光片轮的滤光片，重复步骤S1～步骤S4的操作，直至目标完成6片滤光片的成像；
步骤S6，分别改变恒温箱的温度，以及光源发射装置和图像采集装置的角度，重复步骤S2～步骤S5的操作；
步骤S7，通过计算机对短波红外相机获取的不同角度、不同温度，以及同一在0°、60°和120°偏振方向目标的短波红外强度图像，对短波红外强度图像进行灰度值提取，根据灰度值计算出偏振度。
本发明解决了现有技术缺少在不同环境热辐射比中，利用短波红外全偏振特性进行目标探测和识别的技术的问题。具体有益效果包括：
1、本发明所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，该装置通过恒温箱、调控装置、光源发射装置、图像采集装置、高温加热台和计算机之间的相互调配，实现采集不同观测角度下，不同辐射比的目标短波红外强度图像并获取偏振信息，从而解决了现有技术缺少在不同环境热辐射比中，利用短波红外全偏振特性进行目标探测和识别的装置的问题；
2、本发明所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，该方法实现了快速采集不同观测角度下，不同辐射比的目标短波红外强度图像并获取偏振信息，从而节省了测量时间，弥补了短波红外试验在室外测量时太阳运动与天气变化带来的影响。
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是实施方式一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置的整体结构框图；
图2是实施方式一所述的恒温箱内部结构图；
图中，1为恒温箱，21为发射端导轨，22为接收端导轨，23为第一驱动电机，24为第二驱动电机，3为光源发射装置，31为可调谐激光光源，32为衰减片，4为图像采集装置，41为短波红外全自动偏振片，42为笼式滤光片轮，43为短波红外相机，5为高温加热台，6为计算机。
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。
实施方式一、本实施方式所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，所述的装置包括恒温箱1、调控装置、光源发射装置3、图像采集装置4、高温加热台5和计算机6；
所述的调控装置包括发射端导轨21、接收端导轨22、第一驱动电机23和第二驱动电机24；
所述的光源发射装置3包括可调谐激光光源31和衰减片32；
所述的图像采集装置4包括短波红外全自动偏振片41、笼式滤光片轮42和短波红外相机43；
所述的调控装置、光源发射装置3、图像采集装置4和高温加热台5均放置在恒温箱1中；
所述的发射端导轨21与接收端导轨22均呈圆弧状并相对设置，发射端导轨21用于固定光源发射装置3，光源发射装置3与第一驱动电机23连接，接收端导轨22用于固定图像采集装置4，图像采集装置4与第二驱动电机24连接；
所述的可调谐激光光源31与衰减片32同轴设置；
所述的短波红外全自动偏振片41、笼式滤光片轮42和短波红外相机43依次同轴设置；
所述的第一驱动电机23和第二驱动电机24均与计算机6连接，且短波红外相机43与计算机6双向通信；
所述的衰减片32的直径为7mm～9 mm，厚度为1mm～1.2 mm，透光率为35%；
所述的短波红外全自动偏振片41的直径为24 mm～26mm，通光口径18mm～20mm，透光率大于75%，通过短波红外全自动偏振片41的波长为0.8μm～1.7μm。
现有技术中，将微纳偏振元件直接集成在焦平面阵列的分焦平面偏振成像***大多数仍然聚焦在可见光范围，同时结构较为复杂，由于偏振元件的加工误差和极大的光损耗，该成像模式的消光比和透射率也都有待提高。而且，设备经常受到环境热辐射影响，进而开展红外偏振探测工作容易造成干扰。因此，设计一种基于热辐射效应，结构设计简单，消光比高的分时全偏振全自动成像装置是我们迫切需要的。
为解决上述技术问题，如图1和图2所示，本实施方式设计了热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，所述的装置包括恒温箱1、调控装置、光源发射装置3、图像采集装置4、高温加热台5和计算机6；
所述的调控装置、光源发射装置3、图像采集装置4和高温加热台5均放置在恒温箱1中；
所述的恒温箱1的尺寸大小能容纳研究人员进入，以便进行一些需要在稳定温度和湿度下进行的实验或操作，所述的恒温箱1用于保持环境辐射温度；
所述的调控装置包括发射端导轨21、接收端导轨22、第一驱动电机23和第二驱动电机24，发射端导轨21用于固定光源发射装置3，发射端导轨21与光源发射装置3机械连接，光源发射装置3由第一驱动电机23实时调节所在角度位置，接收端导轨22用于固定图像采集装置4，接收端导轨22与图像采集装置4机械连接，图像采集装置4由第二驱动电机24实时调节所在角度位置；
所述的光源发射装置3包括可调谐激光光源31和衰减片32，可调谐激光光源31和衰减片32的光轴在同一条直线，且衰减片32位于可调谐激光光源31出射光路上，所述的可调谐激光光源31用于发射光线经衰减片32衰减光强后入射到目标中央；
所述的图像采集装置4包括短波红外全自动偏振片41、笼式滤光片轮42和短波红外相机43，短波红外全自动偏振片41、笼式滤光片轮42和短波红外相机43三者依次从下至上固定在接收端导轨22上，同时三者光轴在同一条直线上，所述的短波红外全自动偏振片41用于获取目标反射0°、60°和120°的偏振方向的光线，所述的笼式滤光片轮42用于获取不同波长的光线进行后续成像，所述的短波红外相机43对目标进行相应角度、波长、偏振方向的强度成像；
所述的高温加热台5用于控制目标温度与自发辐射强度；
所述的计算机6用于控制第一驱动电机23、第二驱动电机24，并处理图像采集装置4的图像进行解算分析，且所述的图像采集装置4与计算机6双向通信连接，图像采集装置4采集目标0°、60°和120°偏振角度的短波红外强度图像，并将目标的短波红外强度图像输入至计算机6；
所述的装置能够实现采集不同观测角度下，不同辐射比的目标短波红外强度图像并获取偏振信息的目的。
本实施方式中，衰减片32的直径为8mm，厚度为1.1mm，透光率为35%。
本实施方式中，短波红外全自动偏振片41为全自动偏振片，尺寸直径为25mm，通光口径为19mm，透光率大于75%，透过波长可限制在0.8μm～1.7μm，工作温度范围为-40℃～93℃。
实施方式二、本实施方式是对实施方式一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置的进一步限定，所述的可调谐激光光源31的脉冲宽度为5ns，重复频率为100Hz，输出410nm～2300nm，且线宽为6cm-1的光线。
本实施方式中，可调谐激光光源31为高能量可调谐纳秒激光器，脉冲宽度5ns，重复频率可达100Hz，利用OPO（光学参量振荡）方式输出410nm～2300nm，线宽约6cm-1的光线。
实施方式三、本实施方式是对实施方式一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置的进一步限定，所述的笼式滤光片轮42放置6片滤光片，6片滤光片的中心波长分别为808nm、1064nm、1200nm、1300nm、1400nm和1500nm。
本实施方式中，笼式滤光片轮42具有6个可以固定1英寸的滤光片的位置，笼式滤光片轮42中放置6片滤光片，6片滤光片中心波长分别为808nm、1064nm、1200nm、1300nm、1400nm和1500nm。
实施方式四、本实施方式是对实施方式一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置的进一步限定，所述的短波红外相机43的谱段为0.4μm～1.7μm。
本实施方式中，短波红外相机43为宽谱段短波红外面阵相机，分辨率可达1280*1024，谱段为0.4μm～1.7μm，曝光时间可调。
实施方式五、本实施方式是对实施方式一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置的进一步限定，所述的高温加热台5的温度范围为室温～700℃。
本实施方式中，高温加热台5为精密恒温加热台，控温范围为室温（一般定义为25℃）～700℃，温度分辨率为0.1℃，控温精度为±1%℃，电源电压为AC220V（50Hz）,功率为600W。
实施方式六、本实施方式所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，所述的方法是采用实施方式一-五中任一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置实现的，包括以下步骤：
步骤S1，可调谐激光光源31发射出的光线经过衰减片32衰减光强后，入射到位于高温加热台5上的目标；
步骤S2，将恒温箱稳定在-70℃～150℃，光源发射装置通过第一驱动电机调整至10°～70°，图像采集装置通过第二驱动电机调整至10°～90°；
步骤S3，经过高温加热台5上的目标反射出的光线，通过短波红外全自动偏振片41实现在0°、60°和120°偏振方向的起偏；
步骤S4，经过短波红外全自动偏振片41起偏的光线，通过笼式滤光片轮42的滤光片获得所需波长的光线，使得该波长的光线进入短波红外相机43进行成像；
步骤S5，改变笼式滤光片轮42的滤光片，重复步骤S1～步骤S4的操作，直至目标完成6片滤光片的成像；
步骤S6，分别改变恒温箱1的温度，以及光源发射装置3和图像采集装置4的角度，重复步骤S3～步骤S5的操作；
步骤S7，通过计算机6对短波红外相机43获取的不同角度、不同温度，以及在同一0°、60°和120°偏振方向目标的短波红外强度图像，对短波红外强度图像进行灰度值提取，根据灰度值计算出偏振度。
本实施方式设计了热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤S1，调整发射端导轨21、目标和接收端导轨22三者相对位置，同时使可调谐激光光源31与衰减片32在同一条光路中，短波红外全自动偏振片41、笼式滤光片轮42和短波红外相机43在同一条光路中；
步骤S2，将目标放置在高温加热台5的中央，启动可调谐激光光源31，保证可调谐激光光源31发射出的光线照射在目标的中央；
步骤S3，调节恒温箱1的功率使得恒温箱1的内部稳定在所需温度；
步骤S4，开启短波红外相机43，通过第一驱动电机23驱动光源发射装置3至所需角度，通过第二驱动电机24驱动图像采集装置4至所需角度；
步骤S5，经过可调谐激光光源31发射出的光线照射在目标的中央，光线会在目标中央发生反射后，通过短波红外全自动偏振片41中的内置电机调节短波红外全自动偏振片41实现目标反射光线在0°、60°和120°偏振方向的起偏；
步骤S6，通过笼式滤光片轮42使得所需波长的滤波片在反射光线光路上，使得该波长的光线进入短波红外相机43进行成像；
步骤S7，改变笼式滤光片轮42的滤光片，重复步骤S2至步骤S6操作，直至完成目标6个波长的图像采集；
步骤S8，分别改变步骤S3中的恒温箱1的温度，以及步骤S4中的光源发射装置3和图像采集装置4的角度，重复步骤S3～步骤S7的操作；
步骤S9，通过计算机6中灰度值计算软件对短波红外相机43获取的不同角度、不同温度目标的短波红外强度图像进行灰度值提取，具体灰度值提取流程为：对目标的某个偏振角度强度图像进行框选，获取框选部分的每个像素点的平均灰度值，获取同一时刻下的0°、60°和120°三个偏振角度的图像灰度值，三个偏振角度图像构成一个偏振度图像，进而对其进行偏振度计算。
本实施方式中，通过采用恒温箱1和高温工作台5控制环境辐射强度以及目标自发辐射强度进而探究环境热辐射对目标红外全偏振特性的影响；
所述的步骤S9中，DoLP实测（偏振度）的具体计算公式为：
通过灰度值计算软件获取0°、60°和120°三个偏振角度的短波红外强度图像灰度值分别为a、b、c；
。
该方法能够实现快速采集不同高角下，不同辐射比的目标短波红外强度图像并获取偏振信息，节省了测量时间，弥补了短波红外试验在室外测量时太阳运动与天气变化带来的影响。
本实施方式中，恒温箱1为步入式恒温恒湿箱，温度范围为-70℃～150℃，控制精度为温度±2.0℃，温度设定精度、指示精度、解析精度均为±0.1℃。
本实施方式中，发射端导轨21调节光源发射装置3的角度范围从10°～70°，接收端导轨22调节图像采集装置4的角度范围从10°～90°。
所述图像采集装置4的具体工作原理为：
通过计算机6控制第二驱动电机24使其驱动图像采集装置4在接收端导轨22滑动，滑动角度范围为10°～90°，精度为0.5°，进而，通过短波红外全自动偏振片41的起偏与笼式滤光片轮42获取不同观测高度角，不同波长的短波红外强度图像。
为了更好的说明本申请所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，通过以下实施例进行详细的描述：
以镁合金板块为研究对象，将镁合金板块放置在高温加热台5的中央，光源发射装置3的入射高度角以10°为起点，70°为终点，以2°为间隔进行驱动，共计31个入射高度角，图像采集装置4以10°为起点，90°为终点，以2°为间隔进行驱动，共计41个观测高度角，偏振方向为0°、60°和120°三个角度，笼式滤光片轮具有6个波长的滤波片，因此，获取同一目标在同一热辐射效应下的图像为31*41*3*6=22878张，同一时刻下的0°、60°和120°三个角度构成一幅偏振图像，共计7626个偏振度数值；
为便于偏振特性分析，对于粗糙表面假设微面元与目标宏观表面法线直径的夹角较小，且只考虑同一平面的入射和反射光线，目标的线偏振度DoLP计算公式为：
；
式中,取决于环境辐射比大小，其通过改变恒温箱温度以及高温加热台温度进行调控，RS与RP菲涅尔垂直分量和平行分量的反射率，/>为通过激光共聚焦显微镜测得目标的粗糙度，/> i为光源发射装置顶角；
其中,，/>求解公式如下：
式中，为折射角，/>为空气折射率，/>为目标介质折射率。
为了更好的说明本申请所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，通过以下实施例进行详细的描述：
通过MATLAB（矩阵工厂）软件进行模型仿真以及采用本实施方式所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法结果得到的DoLP实测进行比较，分析不同环境辐射比对目标全偏振特性的影响；
为了更直观的反应两者的准确度，采用RMSE（均方根误差），来衡量仿真值与实测值之间的偏差，数值越小，模型精度越高，表达式如下所示：
式中，为实验次数，i=1，2，3，…n，在有限测量次数中，其中，n为测量次数，i为某一次仿真值与实测值的偏差。
表1
计算结果如表1所示，表中RMSE1为传统的模型仿真，RMSE2为采用本实施方式所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，百分比为本实施方式RMSE2值相对于RMSE1值的下降比例，百分比越大，精度提升越大，更加精确。从表中数据来看，本实施方式所建立模型的均方根误差值更小，模型的误差至少降低了47.57%，99氧化铝陶瓷板材质表面模型数据精度下降百分比达到71.19%，降低幅度最大，说明了采用本实施方式所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法模型精度更高，拟合效果更好。
以上对本发明所提出的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置及其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 (6)
1.热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，其特征在于，所述的装置包括恒温箱（1）、调控装置、光源发射装置（3）、图像采集装置（4）、高温加热台（5）和计算机（6）；
所述的调控装置包括发射端导轨（21）、接收端导轨（22）、第一驱动电机（23）和第二驱动电机（24）；
所述的光源发射装置（3）包括可调谐激光光源（31）和衰减片（32）；
所述的图像采集装置（4）包括短波红外全自动偏振片（41）、笼式滤光片轮（42）和短波红外相机（43）；
所述的调控装置、光源发射装置（3）、图像采集装置（4）和高温加热台（5）均放置在恒温箱（1）中；
所述的发射端导轨（21）与接收端导轨（22）均呈圆弧状并相对设置，发射端导轨（21）用于固定光源发射装置（3），光源发射装置（3）与第一驱动电机（23）连接，接收端导轨（22）用于固定图像采集装置（4），图像采集装置（4）与第二驱动电机（24）连接；
所述的可调谐激光光源（31）与衰减片（32）同轴设置；
所述的短波红外全自动偏振片（41）、笼式滤光片轮（42）和短波红外相机（43）依次同轴设置；
所述的第一驱动电机（23）和第二驱动电机（24）均与计算机（6）连接，且短波红外相机（43）与计算机（6）双向通信；
所述的衰减片（32）的直径为7mm～9mm，厚度为1mm～1.2 mm，透光率为35%；
所述的短波红外全自动偏振片（41）的直径为24 mm～26mm，通光口径18mm～20mm，透光率大于75%，通过短波红外全自动偏振片（41）的波长为0.8μm～1.7μm。
2.根据权利要求1所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，其特征在于，所述的可调谐激光光源（31）的脉冲宽度为5ns，重复频率为100Hz，输出410nm～2300nm，且线宽为6cm-1的光线。
3.根据权利要求1所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，其特征在于，所述的笼式滤光片轮（42）放置6片滤光片，6片滤光片的中心波长分别为808nm、1064nm、1200nm、1300nm、1400nm和1500nm。
4.根据权利要求1所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，其特征在于，所述的短波红外相机（43）的谱段为0.4μm～1.7μm。
5.根据权利要求1所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置，其特征在于，所述的高温加热台（5）的温度范围为室温～700℃。
6.热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量方法，所述的方法是采用权利要求1-5中任一所述的热辐射效应的目标短波红外全偏振特性测量装置实现的，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，可调谐激光光源（31）发射出的光线经过衰减片（32）衰减光强后，入射到位于高温加热台（5）上的目标；
步骤S2，将恒温箱稳定在-70℃～150℃，光源发射装置通过第一驱动电机调整至10°～70°，图像采集装置通过第二驱动电机调整至10°～90°；
步骤S3，经过高温加热台（5）上的目标反射出的光线，通过短波红外全自动偏振片（41）实现在0°、60°和120°偏振方向的起偏；
步骤S4，经过短波红外全自动偏振片（41）起偏的光线，通过笼式滤光片轮（42）的滤光片获得所需波长的光线，使得该波长的光线进入短波红外相机（43）进行成像；
步骤S5，改变笼式滤光片轮（42）的滤光片，重复步骤S1～步骤S4的操作，直至目标完成6片滤光片的成像；
步骤S6，分别改变恒温箱（1）的温度，以及光源发射装置（3）和图像采集装置（4）的角度，重复步骤S2～步骤S5的操作；
步骤S7，通过计算机（6）对短波红外相机（43）获取的不同角度、不同温度，以及同一在0°、60°和120°偏振方向目标的短波红外强度图像，对短波红外强度图像进行灰度值提取，根据灰度值计算出偏振度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118168658A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-11 | 长春理工大学 | 一种应用于红外辐射偏振特性探测的测试装置和方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070056940A1 (en) * | 2001-01-24 | 2007-03-15 | Electro-Optics Research & Development Ltd. | Emissivity-independent silicon surface temperature measurement |
| CN111948148A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-17 | 长春理工大学 | 一种多光场多角度多维度光谱偏振特性测量装置及方法 |
| CN113720783A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-30 | 长春理工大学 | 一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置及方法 |
| CN113758569A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-07 | 长春理工大学 | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 |
| CN114034394A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-11 | 上海昌然自动化设备有限公司 | 一种高温炉内金属温度及发射率测量的红外偏振探测*** |
| CN114674428A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | 北京理工大学 | 一种温控偏振度可调中波红外偏振辐射源及偏振度测量方法 |
| CN114965311A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-30 | 北京航空航天大学 | 一种高温可见-红外光谱测量装置和测量方法 |
| CN116380256A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-04 | 长春理工大学 | 基于雾霾衰减系数的短波红外全偏振成像装置与方法 |
| CN116448020A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-07-18 | 长春理工大学 | 基于pBRDF与动态TS算法的粗糙度测量装置及方法 |
-
2024
- 2024-03-11 CN CN202410268452.1A patent/CN117871425A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070056940A1 (en) * | 2001-01-24 | 2007-03-15 | Electro-Optics Research & Development Ltd. | Emissivity-independent silicon surface temperature measurement |
| CN111948148A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-17 | 长春理工大学 | 一种多光场多角度多维度光谱偏振特性测量装置及方法 |
| CN113720783A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-30 | 长春理工大学 | 一种气/液体光谱偏振二向反射模型特性测试装置及方法 |
| CN113758569A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-07 | 长春理工大学 | 水下目标光谱偏振多维度特性测试模拟装置及测量方法 |
| CN114034394A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-11 | 上海昌然自动化设备有限公司 | 一种高温炉内金属温度及发射率测量的红外偏振探测*** |
| CN114674428A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | 北京理工大学 | 一种温控偏振度可调中波红外偏振辐射源及偏振度测量方法 |
| CN114965311A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-30 | 北京航空航天大学 | 一种高温可见-红外光谱测量装置和测量方法 |
| CN116380256A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-04 | 长春理工大学 | 基于雾霾衰减系数的短波红外全偏振成像装置与方法 |
| CN116448020A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-07-18 | 长春理工大学 | 基于pBRDF与动态TS算法的粗糙度测量装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蔡伟 等: "热辐射环境下多涂层目标红外偏振特性分析", 《光学学报》, vol. 43, no. 22, 14 July 2023 (2023-07-14), pages 1 - 8 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118168658A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-11 | 长春理工大学 | 一种应用于红外辐射偏振特性探测的测试装置和方法 |
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