一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于偏振信息檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于偏振成像的檢測(cè)方法是近年來(lái)新興的一種偏振信息檢測(cè)技術(shù)，在目標(biāo)識(shí)別、分類、發(fā)現(xiàn)隱藏目標(biāo)、大氣成分和氣溶膠檢測(cè)等方面的優(yōu)越性越來(lái)越受到人們的重視，尤其是在軍事偵查、植被遙感和氣溶膠檢測(cè)方面已經(jīng)體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)。
[0003]與傳統(tǒng)的光電模型檢測(cè)方法相比，在檢測(cè)范圍、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和直觀性等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。1996 年，匈牙利 E5tv5s University 的 Gtibor Horvdth 和瑞士 UniversitjitZiirich 的 Riidiger Wehner 首次采用攝錄式偏振測(cè)量方式(wide-field video polarimetry)檢測(cè)；1997 年，美國(guó) University of Miami 的 Kenneth J.Voss 和 Yi Liu 開(kāi)發(fā)了一套基于魚(yú)眼鏡頭和CCD相機(jī)的新型偏振輻射度探測(cè)系統(tǒng)；2003年，中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所研制的機(jī)載多波段偏振CCD相機(jī)，采用平行光路結(jié)構(gòu)，3路光路成品字型排列；2007年，Yan Cui和Jinkui Chu等人用天文望遠(yuǎn)鏡和光纖光譜儀自制的局部區(qū)域偏振成像實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)研究大氣散射光的偏振特性。
[0004]近年來(lái)隨著光電器件和相機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多新型的偏振成像系統(tǒng)，如基于可調(diào)節(jié)相位延遲的偏振成像系統(tǒng)和分聚焦平面陣列偏振成像系統(tǒng)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)；本發(fā)明能夠同時(shí)采集3個(gè)不同偏振方向的目標(biāo)輻射強(qiáng)度，避免單鏡頭采集時(shí)旋轉(zhuǎn)偏振片帶來(lái)的人為誤差，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定、校準(zhǔn)和測(cè)試，相機(jī)的同步時(shí)間精度AtS 15ms，像素畸變?chǔ)?P ( Ipixel ;本系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的偏振檢測(cè)具有較強(qiáng)的適用性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)，包括CXD成像模塊、光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)前端連接采用相同硬件連接結(jié)構(gòu)的三個(gè)光路；所述一個(gè)光路的連接結(jié)構(gòu)為干涉濾光片連接偏振片，所述偏振片連接光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，所述光學(xué)鏡頭系統(tǒng)連接CCD成像模塊，所述CCD成像模塊再連接圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)，所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)連接圖像處理層系統(tǒng)，所述圖像處理層系統(tǒng)最后連接目標(biāo)檢測(cè)與分析系統(tǒng)。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述C⑶成像模塊采用工業(yè)數(shù)字CXD相機(jī)SV-1400FC ;所述分辨率為1392 X 1040、像元大小為4.65ymX4.65 μ m、最大幀率為15fps、數(shù)據(jù)接口為IEEE 1394a。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述偏振片采用GCL-050004 ;所述偏振片的框架尺寸為50.8mm、通光孔徑為45.0mm、消光比為100:1，并具有保護(hù)窗口。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述光學(xué)鏡頭采用LM6NCM ;所述LM6NCM的焦距為6mm、物距范圍為0.Γ①、變形率為-0.2%、尺寸為34X45.8mm。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明在介紹偏振成像檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，并在現(xiàn)有的偏振成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提供了一種基于三相機(jī)的偏振成像檢測(cè)系統(tǒng)；為了提高偏振檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，減少相應(yīng)的檢測(cè)誤差，對(duì)偏振成像檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的校準(zhǔn)及測(cè)試。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定和校準(zhǔn)，單次采集耗時(shí)均低于15ms，滿足采集幀率要求，校正和配準(zhǔn)的誤差均小于I像素，滿足了后續(xù)探測(cè)分析要求。
[0013]本發(fā)明采用三個(gè)相同硬件連接結(jié)構(gòu)的光路，能夠同時(shí)采集3個(gè)不同偏振方向的目標(biāo)輻射強(qiáng)度，避免單鏡頭采集時(shí)旋轉(zhuǎn)偏振片帶來(lái)的人為誤差，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定、校準(zhǔn)和測(cè)試，相機(jī)的同步時(shí)間精度Λ t ( 15ms，像素畸變?chǔ)?P彡Ipixel ;本系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的偏振檢測(cè)具有較強(qiáng)的適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)連接框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)的程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)連接框圖。圖中，包括CCD成像模塊、光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)前端連接采用相同硬件連接結(jié)構(gòu)的三個(gè)光路；所述一個(gè)光路的連接結(jié)構(gòu)為干涉濾光片連接偏振片，所述偏振片連接光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，所述光學(xué)鏡頭系統(tǒng)連接CCD成像模塊，所述CCD成像模塊再連接圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)，所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)連接圖像處理層系統(tǒng)，所述圖像處理層系統(tǒng)最后連接目標(biāo)檢測(cè)與分析系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明基于三相機(jī)的偏振檢測(cè)系統(tǒng)，3個(gè)光路采用相同的硬件結(jié)構(gòu)，光學(xué)鏡頭前放置干涉濾光片和不同檢偏角度的偏振片。目標(biāo)的反射光輻射通過(guò)系統(tǒng)濾光片的濾波，與偏振片檢偏角度一致的偏振光通過(guò)偏振片，通過(guò)C⑶成像模塊完成成像，3個(gè)通道獲取了 3個(gè)不同檢偏方向的目標(biāo)輻射強(qiáng)度，后臺(tái)處理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)三通道的偏振圖像的處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)區(qū)域的偏振信息獲取。
[0018]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述C⑶成像模塊采用工業(yè)數(shù)字CXD相機(jī)SV-1400FC ;所述分辨率為1392 X 1040、像元大小為4.65ymX4.65 μ m、最大幀率為15fps、數(shù)據(jù)接口為IEEE 1394a。
[0019]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述偏振片采用GCL-050004 ;所述偏振片的框架尺寸為50.8mm、通光孔徑為45.0mm、消光比為100:1，并具有保護(hù)窗口。
[0020]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述光學(xué)鏡頭采用LM6NCM ;所述LM6NCM的焦距為6mm、物距范圍為0.Γ①、變形率為-0.2%、尺寸為34X45.8mm。
[0021]如圖2所示，為本發(fā)明一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)的程序流程圖。程序啟動(dòng)時(shí)，首先檢測(cè)連接至PC的相機(jī)個(gè)數(shù)并初始化相機(jī)，然后通過(guò)調(diào)用相機(jī)附帶軟件開(kāi)發(fā)包函數(shù)HVOpenDevice打開(kāi)設(shè)備。如果設(shè)備打開(kāi)失敗，程序?qū)?bào)錯(cuò)；如果設(shè)備打開(kāi)成功，則初始化圖像緩沖區(qū)，為接收?qǐng)D像作好準(zhǔn)備，然后初始化圖像數(shù)據(jù)到內(nèi)存的控制，并觸發(fā)信號(hào)，進(jìn)行拍攝，獲得相機(jī)返回的CCD陣列數(shù)據(jù)。此時(shí)的數(shù)據(jù)還需要轉(zhuǎn)換及校正，用ConvertBayer2RGB函數(shù)，將源緩沖區(qū)的Bayer格式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并傳遞到目標(biāo)緩沖區(qū)中。轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)在目標(biāo)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)為RGB24位格式；最后在程序界面上顯示采集到的圖像，并將圖像保存為BMP格式用于顯示和存檔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)，包括CCD成像模塊、光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)；其特征在于:所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)前端連接采用相同硬件連接結(jié)構(gòu)的三個(gè)光路；所述一個(gè)光路的連接結(jié)構(gòu)為干涉濾光片連接偏振片，所述偏振片連接光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，所述光學(xué)鏡頭系統(tǒng)連接CCD成像模塊，所述CCD成像模塊再連接圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)，所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)連接圖像處理層系統(tǒng)，所述圖像處理層系統(tǒng)最后連接目標(biāo)檢測(cè)與分析系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述CCD成像模塊采用工業(yè)數(shù)字C⑶相機(jī)SV-1400FC ;所述分辨率為1392 X 1040、像元大小為4.65ymX4.65 μ m、最大幀率為 15fps、數(shù)據(jù)接口為 IEEE1394a。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述偏振片采用GCL-050004 ;所述偏振片的框架尺寸為50.8mm、通光孔徑為45.0mm、消光比為100:1，并具有保護(hù)窗口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述光學(xué)鏡頭采用LM6NCM ;所述LM6NCM的焦距為6mm、物距范圍為0.Γ ^?、變形率為-0.2%、尺寸為34X45.8mm η
【專利摘要】一種基于三相機(jī)偏振成像系統(tǒng)。本發(fā)明能夠同時(shí)采集3個(gè)不同偏振方向的目標(biāo)輻射強(qiáng)度，避免單鏡頭采集時(shí)旋轉(zhuǎn)偏振片帶來(lái)的人為誤差，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定﹑校準(zhǔn)和測(cè)試；本系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的偏振檢測(cè)具有較強(qiáng)的適用性。本發(fā)明包括CCD成像模塊、光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)；所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)前端連接采用相同硬件連接結(jié)構(gòu)的三個(gè)光路；所述一個(gè)光路的連接結(jié)構(gòu)為干涉濾光片連接偏振片，所述偏振片連接光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，所述光學(xué)鏡頭系統(tǒng)連接CCD成像模塊，所述CCD成像模塊再連接圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng),所述圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)連接圖像處理層系統(tǒng)，所述圖像處理層系統(tǒng)最后連接目標(biāo)檢測(cè)與分析系統(tǒng)。
【IPC分類】G01N21/21, H04N5/225
【公開(kāi)號(hào)】CN105628622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410623834
【發(fā)明人】田佳聰
【申請(qǐng)人】田佳聰
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月7日