[发明专利]一种离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统

权利要求书

1.一种离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统，其特征在于，该光学系统包括：离轴三反主镜(1)、离轴三反次镜(2)、离轴三反三镜(3)、长波红外分光片(4)、一次像面(5)、长波二次成像透镜(6)、长波偏振片(7)、长波红外探测器(8)、准直透镜(9)、可见光与近红外分光片(10)、可见光二次成像透镜(11)、可见光偏振片(12)、可见光探测器(13)、近红外二次成像透镜(14)、近红外偏振片(15)和近红外探测器(16)；

所述离轴三反主镜(1)、离轴三反次镜(2)和离轴三反三镜(3)按离轴三反位置放置，使得来自无穷远含有目标与背景多谱段光信息的平行光光束依次经过离轴三反主镜(1)、离轴三反次镜(2)和离轴三反三镜(3)反射后，成像于所述一次像面(5)处，实现目标与背景多谱段光信息的高效接收；

所述长波红外分光片(4)置于离轴三反三镜(3)与一次像面(5)中间，长波红外分光片(4)用于将含有目标与背景多谱段光信息的入射光分成两路光，一路为长波红外光，另一路光为可见光与近红外光；

所述长波二次成像透镜(6)、长波偏振片(7)和长波红外探测器(8)同轴依次排列，并放置在长波红外分光片(4)的透射方向，实现长波红外偏振信息的获取；

所述准直透镜(9)、可见光与近红外分光片(10)、可见光二次成像透镜(11)、可见光偏振片(12)和可见光探测器(13)同轴依次排列，并放置在长波红外分光片(4)的反射方向；可见光与近红外分光片(10)用于将可见光与近红外光信息进行分离；可见光二次成像透镜(11)、可见光偏振片(12)和可见光探测器(13)放置在可见光与近红外分光片(10)的透射方向，实现可见光偏振信息获取；

所述近红外二次成像透镜(14)、近红外偏振片(15)和近红外探测器(16)同轴依次排列，并放置在可见光与近红外分光片(10)的反射方向，实现近红外偏振信息获取；

所述离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统，采用离散小波变换对获取的图像进行处理，实现对获取的图像信息去噪处理；

离散小波变换的起点是双通道完全重构滤波器组，其中x(n)是输入序列，g(n)和h(n)分别是低通LP和高通HP卷积滤波器的脉冲响应；滤波器卷积和下采样是序列x(n)和时间反转g(n)、h(n)的内积,公式如下所示：

其中：y₀(k)为低通输出序列，y₁(k)为高通输出序列，n为变量，x(n)为输入序列；k为位移量；g(-n+2k)是g(n)的时序n取反的结果加位移量，h(-n+2k)是h(n)的时序n取反的结果加位移量；

重构信号通过对高通和低通输出序列y₀(k)和y₁(k)进行上采样，通过g′(n)和h′(n)滤波并相加得到，其中g′(n)和h′(n)是g(n)和h(n)的时间反转副本；重构公式如下：

其中，小波和滤波器g(n)，h(n)之间的关系式如下：

其中，φ(t)和ω(t)分别是连续时间尺度函数和小波；

将滤波后的信号进行图像融合，实现图像的增强，提高探测能力；首先将三个光谱波段的图像信息从RGB转换为HSV，然后，再使用平移不变离散小波变换进行多分辨率分解之后，对V和更高分辨率的P图像进行融合。

2.根据权利要求1所述的离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统，其特征在于：所述离轴三反主镜(1)的面形为凹非球面反射镜。

3.根据权利要求1所述的离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统，其特征在于：所述离轴三反次镜(2)的面形为凸非球面反射镜。

4.根据权利要求1所述的离轴三反多谱段偏振成像探测光学系统，其特征在于：所述离轴三反三镜(3)的面形为凹非球面反射镜。