[发明专利]一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置

说明书

本发明一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置，属于光电探测领域，一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置包括离轴三反光学系统、多谱段分光片、长波偏振光谱成像探测系统、中波偏振光谱成像探测系统、近红外偏振光谱成像探测系统、可见光偏振光谱成像探测系统、图像融合处理系统。本发明将强度成像、光谱成像、偏振成像技术相结合，提出了一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置，实现雾霾天气下高清晰高分辨光电成像探测。同时获取可见光、近红外、中波红外、长波红外四个谱段的偏振、光谱、强度信息，是传统成像探测的有益补充。将强度、光谱和偏振信息结合，提高目标探测识别概率25％以上，可以应用在光电探测技术领域，提高成像质量。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，尤其涉及一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置。

背景技术

由于雾霾等复杂天气对光的遮蔽作用导致场景能见度下降，使公路和民航交通受阻，给国民经济造成不利影响。现有光电成像探测系统多为强度系统，但随着雾霾天气日益严重，仅采用强度成像技术的光电系统性能受到限制。

2018年，中国科学院安徽光学精密机械研究所提出了一种利用标准线偏振光源与圆偏振光源对一种分振幅型同时偏振成像仪进行定标的方法。线偏振定标源定标仪器测量矩阵的前三列，利用最小二乘拟合傅里叶系数获得定标系数；圆偏振定标源定标仪器测量矩阵的第4列，采用将光源旋转90°测量两次求平均的方法消除光源圆偏振态的非理想性。最后通过实验验证了同时全偏振成像仪的偏振测量精度，结果表明：定标后偏振测量精度优于1％。2019年，中国科学院安徽光学精密机械研究所提出基于离轴三反的前置望远系统，结合分振幅同时偏振成像技术，设计了一种运用于卫星平台环境的高空间分辨率的同时偏振成像仪，能同时获取目标的斯托克斯偏振参数，为抑制海面耀光、海雾、大气辐射等干扰，提升探测目标对比度提供了一种有效手段。

国内在强度、光谱、偏振探测这三个方面虽然开展了初步研究成果，但尚未报道离轴三反多谱段偏振光学成像探测装置。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置，以解决现有光电成像探测系统多为强度系统，但随着雾霾天气日益严重，仅采用强度成像技术的光电系统性能受到限制的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置的具体技术方案如下：

一种离轴三反全谱段偏振光谱成像探测装置，主要由离轴三反光学系统、多谱段分光片、长波偏振光谱成像探测系统、中波偏振光谱成像探测系统、近红外偏振光谱成像探测系统、可见光偏振光谱成像探测系统和图像融合处理系统组成；

目标与背景多谱段光信息经过离轴三反光学系统进行接收；经多谱段分光片实现长波、中波、近红外、可见光多谱段光信息分离；长波偏振光谱成像探测系统、中波偏振光谱成像探测系统、近红外偏振光谱成像探测系统、可见光偏振光谱成像探测系统、分别实现长波、中波、近红外、可见光偏振光谱成像；为了能同时接收目标多谱段偏振探测信息，采用离轴三反望远系统接收目标光信息，使望远系统的出瞳与偏振成像单元的入瞳衔接，这样设计可避免存在渐晕。由于采用共口径偏振光学系统接收多谱段光信息，会存在色差，设计时选用进行复消色校正。当使用大口径光学系统时，引入的像差会导致边缘视场像质较差，优化时可适当加大权重，通过不断对系统结构参数进行优化，同时与离轴望远单元拼接，整体优化和修改，最终设计出高质量的多谱段偏振光学成像系统；

探测图像与信息传送给图像融合处理系统，经解译计算得出目标图像的强度、光谱、偏振信息，并进行图像增强后显示出来；长波偏振光谱成像探测系统、中波偏振光谱成像探测系统、近红外偏振光谱成像探测系统、可见光偏振光谱成像探测系统采用光栅光谱分光片实现光谱分光，采用微偏振片阵列实现偏振信息分离，最后由不同谱段的探测器进行接收，还可以使用计算光谱偏振、偏振+光谱芯片、干涉光谱偏振等多种偏振光谱探测形式；