CN106547102B - 全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法 - Google Patents

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Abstract

全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法属于目标模拟技术领域。在本发明之模拟装置中，计算机经分频电路与DMD1相连，另外，计算机还与控制器相连，控制器再分别与偏振片起偏器、液晶起偏器相连；DMD1中的微镜阵列、偏振片起偏器、液晶起偏器、采集相机依次光学同轴排列。本发明之模拟方法由计算机向DMD1传送目标图像电信号，其中，由分频电路对该目标图像电信号做六分频处理；DMD1按时序将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号；在计算机及控制器的控制下，六个目标图像光信号按时序通过偏振片起偏器和液晶起偏器之后，依次获取0°、45°、90°、135°线偏振矢量信息和左旋、右旋圆偏振矢量信息；最后由采集相机采集包含全矢量信息目标偏振图像。

Description

全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法
技术领域
本发明涉及一种全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法，属于目标模拟技术领域。
背景技术
基于斯托克斯矢量偏振成像原理，把光看做是一个斯托克斯矢量。斯托克斯矢量是一种4×1的矩阵S＝[IQUV]，其中，分量I表示总光强，分量Q和U描述线偏振分量，其中，Q描述水平和垂直也就是0°和90°线偏振分量，U描述45°、135°线偏振量，分量V表示圆偏振分量。偏振光学系统对入射光偏振态的改变可用4×4穆勒矩阵M加以描述：
偏振成像入射光的偏振态S0＝[I0Q0U0V0]T，经过偏振光学系统后，偏振成像出射光的偏振态S＝[IQUV]＝MS0，即：
采集相机是一种能量积分器件，只对它的入射光的总光强敏感，即采集相机中的光电成像器件(如CCD)探测到的总光强I＝M11I0+M12Q0+M13U0+M14V0。因此，为了获取偏振成像入射光的偏振态S0，需要进行四次采集分别获得构成斯托克斯矢量的4个分量，但是，在实际工程测试中，由于圆偏振分量V0非常小，对总光强I的影响几乎可以忽略不计，所以现有工程测试通常只采集前三个斯托克斯分量。
面对当今越来越先进的干扰(主动)和伪装(被动)技术，现有通过判断辐射强度和辐射光谱来捕获目标的方法渐渐失去其技术优势。
目标偏振信息能够为导引头提供更多的制导信息，从而能够更有效地识别和跟踪目标。基于偏振成像技术的偏振成像制导方案成为该技术领域的普遍新思路。目标模拟是制导技术研发的重要环节，受限于原有测量方案和元件性能的限制，现有基于偏振成像的目标模拟技术在偏振成像探测方面只限于测量斯托克斯矢量的前三个分量，称为线性斯托克斯矢量测量。而现有相关研究证实，目标的某些特定信息包含在椭圆率角、圆偏振度等参量中，目标模拟领域势必向具有测量偏振图像全矢量信息能力的成像装置的研发方向发展，提升偏振成像制导武器的水平，使之不易被破解，抗干扰。时至今日，作为前提条件的全矢量信息目标偏振图像模拟技术尚未问世。
发明内容
为了提供一种能够模拟包含全矢量信息的目标偏振图像模拟方案，我们发明了一种全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法，核心是建立一个能够产生全部偏振信息的目标源，由采集相机采集包含全部偏振信息的模拟目标偏振图像。
本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置其特征在于，如图1所示，计算机经分频电路与DMD1相连，另外，计算机还与控制器相连，控制器再分别与偏振片起偏器、液晶起偏器相连；DMD1中的微镜阵列、偏振片起偏器、液晶起偏器、采集相机依次光学同轴排列。
本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法其特征在于，如图1所示，由计算机向DMD1传送目标图像电信号，其中，由分频电路对该目标图像电信号做六分频处理；DMD1按时序将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号；在计算机及控制器的控制下，六个目标图像光信号按时序通过偏振片起偏器和液晶起偏器之后，依次获取0°、45°、90°、135°线偏振矢量信息和左旋、右旋圆偏振矢量信息；最后由采集相机采集包含全矢量信息目标偏振图像。
可见，本发明全面实现了发明目的，获得了包含全矢量信息的目标偏振图像，并且，按时序分时投放模拟方式的采用，降低了数据处理量，也就降低了对模拟装置数据处理能力的要求，同时提高了模拟装置的工作速率。
附图说明
图1是本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置整体结构示意图，该图同时示意本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法，该图兼作为摘要附图。图2是本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置及方法具体方案示意图。图3是本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置中的控制器、偏振片起偏器、液晶起偏器具体结构示意图。
具体实施方式
本发明之全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置的一种具体方案如下所述。
如图1所示，计算机经分频电路与DMD1相连，另外，计算机还与控制器相连，控制器再分别与偏振片起偏器、液晶起偏器相连。在液晶起偏器之后的光路上与液晶起偏器相邻设置分光棱镜1，如图2所示，分光棱镜1的主光路通向采集相机，在分光棱镜1的分光光路上设置偏振态测量仪，偏振态测量仪与计算机连接。DMD1中的微镜阵列、偏振片起偏器、液晶起偏器、采集相机依次光学同轴排列。在采集相机之前的光路上与采集相机相邻设置合束镜2，如图2所示，合束镜2的合束光路通向采集相机，在合束镜2与合束光路垂直的分光路上设置DMD2，DMD2与计算机连接。如图3所示，控制器采用STM32控制芯片；在偏振片起偏器中，斩波器连接直流电机，直流电机依据斩波器发送的驱动信号驱动偏振片组转盘转动；在液晶起偏器中，模数转换电路连接驱动电路，驱动电路依据模数转换电路发送的驱动信号驱动液晶可变相位延迟器工作；所述STM32控制芯片分别与斩波器、模数转换电路连接。
如图1所示，由计算机向DMD1传送目标图像电信号，其中，由分频电路对该目标图像电信号做六分频处理；在DMD1中，由FPGA按时序控制微镜阵列将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号。在计算机及控制器的控制下，六个目标图像光信号按时序通过偏振片起偏器和液晶起偏器之后，依次获取0°、45°、90°、135°线偏振矢量信息和左旋、右旋圆偏振矢量信息，如下表所示。如图2所示，由计算机向DMD2传送背景图像电信号，在DMD2中，由FPGA在做六分频处理后的目标图像电信号时长内控制微镜阵列将一个背景图像电信号转换为一个背景图像光信号；该背景图像光信号沿合束镜2与合束光路垂直的分光路入射合束镜2，在合束镜2的合束光路上与所述六个目标图像光信号合束入射采集相机。最后由采集相机采集包含全矢量信息目标偏振图像和背景图像，获得更真实的模拟效果。
分量类别 液晶工作状态 偏振片透振方向
0°线偏振光 1/4λ，0° 0°
45°线偏振光 1/4λ，45° 45°
90°线偏振光 1/4λ，90° 90°
135°线偏振光 1/4λ，135° 135°
右旋圆偏振光 1/4λ，45° 0°
左旋圆偏振光 1/4λ，135° 0°
分光棱镜1将自液晶起偏器出射的目标图像光信号的少部分从分光光路发送给偏振态测量仪，偏振态测量仪因此获得一个负反馈信号，并传送给计算机；计算机据此适时发出调整指令，指令控制器调整偏振片起偏器、液晶起偏器的工作状态，逐渐减小直至消除因抖动和光能失而产生的模拟误差。

Claims (8)

1.一种全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置，其特征在于，计算机经分频电路与DMD1相连，另外，计算机还与控制器相连，控制器再分别与偏振片起偏器、液晶起偏器相连；DMD1中的微镜阵列、偏振片起偏器、液晶起偏器、采集相机依次光学同轴排列；DMD1按时序将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号；在计算机及控制器的控制下，六个目标图像光信号按时序通过偏振片起偏器和液晶起偏器之后，依次获取0°、45°、90°、135°线偏振矢量信息和左旋、右旋圆偏振矢量信息。
2.根据权利要求1所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置，其特征在于，在液晶起偏器之后的光路上与液晶起偏器相邻设置分光棱镜(1)，分光棱镜(1)的主光路通向采集相机，在分光棱镜(1)的分光光路上设置偏振态测量仪，偏振态测量仪与计算机连接。
3.根据权利要求1所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置，其特征在于，在采集相机之前的光路上与采集相机相邻设置合束镜(2)，合束镜(2)的合束光路通向采集相机，在合束镜(2)与合束光路垂直的分光路上设置DMD2，DMD2与计算机连接。
4.根据权利要求1所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟装置，其特征在于，控制器采用STM32控制芯片；在偏振片起偏器中，斩波器连接直流电机，直流电机依据斩波器发送的驱动信号驱动偏振片组转盘转动；在液晶起偏器中，模数转换电路连接驱动电路，驱动电路依据模数转换电路发送的驱动信号驱动液晶可变相位延迟器工作；所述STM32控制芯片分别与斩波器、模数转换电路连接。
5.一种全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法，其特征在于，由计算机向DMD1传送目标图像电信号，其中，由分频电路对该目标图像电信号做六分频处理；DMD1按时序将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号；在计算机及控制器的控制下，六个目标图像光信号按时序通过偏振片起偏器和液晶起偏器之后，依次获取0°、45°、90°、135°线偏振矢量信息和左旋、右旋圆偏振矢量信息；最后由采集相机采集包含全矢量信息目标偏振图像。
6.根据权利要求5所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法，其特征在于，在DMD1中，由FPGA按时序控制微镜阵列将做六分频处理后的目标图像电信号转换为六个目标图像光信号。
7.根据权利要求5所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法，其特征在于，由计算机向DMD2传送背景图像电信号，在DMD2中，由FPGA在做六分频处理后的目标图像电信号时长内控制微镜阵列将一个背景图像电信号转换为一个背景图像光信号；该背景图像光信号沿合束镜(2)与合束光路垂直的分光路入射合束镜(2)，在合束镜(2)的合束光路上与所述六个目标图像光信号合束入射采集相机。
8.根据权利要求5所述的全矢量信息目标偏振图像分时投放模拟方法，其特征在于，分光棱镜(1)将自液晶起偏器出射的目标图像光信号的少部分从分光光路发送给偏振态测量仪，偏振态测量仪因此获得一个负反馈信号，并传送给计算机；计算机据此适时发出调整指令，指令控制器调整偏振片起偏器、液晶起偏器的工作状态，逐渐减小直至消除因抖动和光能损失而产生的模拟误差。
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