一种多光谱偏振光学成像装置与方法

本发明涉及成像探测领域，特别是涉及一种多光谱偏振光学成像装置与方法。

背景技术：

1、多光谱偏振成像是将多个波长信息与偏振信息相结合的新型成像方法，相比于传统成像，多光谱偏振成像可以进一步获取目标的光谱特性与偏振特性，从而提高对比度，增加识别概率。多光谱偏振成像在生物医疗、工业检测、地球遥感、现代军事以及海洋和航空领域具有重要应用价值。

2、多光谱偏振成像发展到如今已经实现了分孔径型、分振幅型、分时型、分焦平面型几种方式，然而随着技术提升带来的外场环境复杂化、伪装目标的高隐藏化，对于复杂环境下目标的探测越来越困难，对图像对比度的要求越来越高。不仅需要技术的纵向发展，即提高物体对比度，又需要技术横向发展，在满足成像质量良好的情况下集成度需要越来越高，功能需要越来越多，智能化要求越来越完备。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多光谱偏振光学成像装置与方法，集图像采集、融合、显示为一体，可即时得到目标物的高精度、多维度信息。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种多光谱偏振光学成像装置，装置包括控制组件、透镜组件、多光谱偏振成像组件、图像处理组件及显示存储组件；所述控制组件分别与所述透镜组件、所述多光谱偏振成像组件、所述图像处理组件及所述显示存储组件连接；

4、所述透镜组件用于依据所述控制组件下发的第一指令进行变焦，以会聚目标物反射光线至所述多光谱偏振成像组件；

5、所述多光谱偏振成像组件用于依据所述控制组件下发的第二指令确定调制波长及调制光偏振态，然后依据所述调制波长及所述调制光偏振态对接收到的所述目标物反射光线进行光谱偏振调制，并将光谱偏振调制后的光反射至所述图像处理组件；

6、所述图像处理组件用于对接收到的光谱偏振调制后的光进行会聚及偏振光干涉，以得到偏振图像，并依据所述控制组件下发的图像处理指令将不同光谱、不同偏振态对应的偏振图像进行融合，得到融合后图像；

7、所述显示存储组件用于将所述融合后图像展示给用户，并依据所述控制组件下发的选择指令对所述融合后图像进行删除或存储。

8、可选地，所述透镜组件包括光学流体透镜单元及光学流体透镜控制单元；所述光学流体透镜控制单元与所述控制组件连接；

9、所述光学流体透镜控制单元用于依据所述控制组件下发的第一指令，调节所述光学流体透镜单元的折射率，使得所述光学流体透镜单元变焦；变焦后的所述光学流体透镜单元会聚目标物反射光线至所述多光谱偏振成像组件。

10、可选地，所述多光谱偏振成像组件包括分光单元、多个光谱偏振调制单元及反射干涉单元；

11、所述分光单元用于将接收到的所述目标物反射光线分为多束光，并分别送入各个光谱偏振调制单元；

12、所述光谱偏振调制单元与所述控制组件连接，所述光谱偏振调制单元用于依据所述控制组件下发的第二指令确定调制波长及调制光偏振态，然后依据所述调制波长及所述调制光偏振态对每束光进行光谱偏振调制；

13、所述反射干涉单元用于对光谱偏振调制后的光进行反射后发生偏振光干涉，然后进入所述图像处理组件。

14、可选地，每个所述光谱偏振调制单元均包括滤光单元、滤光控制单元、偏振调制单元、偏振调制控制单元及双折射单元；

15、所述第二指令包括波长调节指令及偏振态调节指令；

16、所述滤光控制单元与所述控制组件连接，所述滤光控制单元用于依据所述波长调节指令，调节所述滤光单元的调制波长；

17、所述偏振调制控制单元与所述控制组件连接，所述偏振调制控制单元用于依据所述偏振态调节指令，调节所述偏振调制单元的调制光偏振态；

18、所述滤光单元、所述偏振调制单元及所述双折射单元依次设置；经由所述分光单元划分得到的每束光依次经由所述滤光单元、所述偏振调制单元实现光谱偏振调制后，进入所述双折射单元；

19、所述双折射单元用于使得光谱偏振调制后的光发生双折射，并进入所述反射干涉单元。

20、可选地，所述图像处理组件包括图像接收单元及图像融合单元；

21、所述图像接收单元用于对接收到的光谱偏振调制后的光进行会聚及偏振光干涉，以得到偏振图像；

22、所述图像融合单元分别与所述控制组件、所述图像接收单元连接，所述图像融合单元用于接收不同光谱、不同偏振态的偏振图像，并依据所述控制组件下发的图像处理指令进行图像融合，以得到融合后图像。

23、可选地，所述显示存储组件包括显示单元、存储单元及存储控制单元；

24、所述显示单元用于将所述融合后图像展示给用户；

25、所述存储控制单元分别与所述控制组件、所述存储单元连接，所述存储控制单元用于依据所述控制组件下发的选择指令将所述融合后图像删除或者存储至所述存储单元。

26、可选地，所述调制光偏振态为任意方向线偏振、任意椭圆度的左旋椭圆偏振或任意椭圆度的右旋椭圆偏振。

27、一种应用于所述的多光谱偏振光学成像装置的多光谱偏振光学成像方法，方法包括：

28、通过控制组件下发第一指令至透镜组件、下发第二指令至多光谱偏振成像组件、下发图像处理指令至图像处理组件；

29、所述透镜组件依据所述第一指令进行变焦，以会聚目标物反射光线至所述多光谱偏振成像组件；

30、所述多光谱偏振成像组件依据所述第二指令确定调制波长及调制光偏振态，然后依据所述调制波长及所述调制光偏振态对接收到的所述目标物反射光线进行光谱偏振调制，并将光谱偏振调制后的光反射至图像处理组件；

31、通过所述图像处理组件对接收到的光谱偏振调制后的光进行会聚及偏振光干涉，以得到偏振图像，并依据所述图像处理指令将不同光谱、不同偏振态对应的偏振图像进行融合，得到融合后图像；

32、通过显示存储组件将所述融合后图像展示给用户；

33、通过所述控制组件下发选择指令至所述显示存储组件，所述显示存储组件依据所述选择指令对所述融合后图像进行删除或存储。

34、可选地，所述图像处理指令为采用斯托克斯矢量法对不同光谱、不同偏振态对应的偏振图像进行融合。

35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

36、本发明基于控制组件下发的不同指令，对透镜组件进行变焦控制、对多光谱偏振成像组件进行调制波长及调制光偏振态的确定、对图像处理组件进行图像融合相关的控制，使得变焦后透镜组件会聚目标物反射光线至多光谱偏振成像组件，多光谱偏振成像组件依据调制波长及调制光偏振态对接收到的目标物反射光线进行光谱偏振调制，并将光谱偏振调制后的光反射至图像处理组件，图像处理组件对接收到的光谱偏振调制后的光进行会聚及偏振光干涉，以得到偏振图像，然后进行融合以得到融合后图像。至此，本发明合成了光谱滤光与偏振调制两大器件，实现了光谱偏振成像一体化；还可进行变焦，实现了可调焦距透镜聚光，实现了装置对不同距离成像的可调控制；使用了偏振光干涉，在实现光谱偏振成像时光强增加，对比度提高16%，进而能够保证成像的精度。最后，显示存储组件将融合后图像展示给用户，并依据控制组件下发的选择指令对融合后图像进行删除或存储。综上，本发明集图像采集、融合、显示为一体，可以即时得到目标物的高精度、多维度信息。