CN110440920A - 一种摆动偏振片式偏振成像测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其涉及一种摆动偏振片式偏振成像测量装置及方法，该装置包括镜头模块、偏振模块、探测模块和控制模块；偏振模块包括转动轴和设于转动轴的摆轮；摆轮设有至少三个偏振方向均不同的偏振片，各偏振片均沿转动轴的周向邻接设置，摆轮位于探测模块与镜头模块之间，每个偏振片均能够跟随转动轴转至测量位置；控制模块与偏振模块、探测模块电连接，用于生成摆动控制指令并发送至偏振模块，以控制转动轴的转动方式，实现摆轮往复摆动，以及生成采集控制指令并发送至探测模块，实现测量目标场景在不同偏振方向下的辐射强度图像。本发明采集偏振图像快，输出偏振帧速高，适用于运动目标场景偏振信息的高精度快速测量。

Description

一种摆动偏振片式偏振成像测量装置及方法
技术领域
本发明涉及偏振成像技术领域，尤其涉及一种摆动偏振片式偏振成像测量装置及方法。
背景技术
偏振是光的基本属性之一，地球上的任何物体表面在与太阳光的相互作用过程中，都会产生与其自身属性有着密切联系的偏振特性。物质的偏振特征是指光在反射或发射时偏振态的变化，通常可以用琼斯向量法、斯托克斯矢量法、邦加球法来表示。斯托克斯矢量是Stokes在1852年研究偏振光过程中首次提出的，利用一个包含四个参量的列向量来描述光的强度和偏振信息，四个参数都是光强时间的平均值，可以通过不同偏振设备测量获得。斯托克斯矢量可以对不同的偏振光(完全偏振光、部分偏振光)进行描述，被广泛应用于现有的偏振成像探测中。由斯托克斯矢量衍生出的偏振参量与目标材料的物理特性有着更为直接的关联，其中，偏振度、偏振角参量可以分别描述目标表面的形貌、轮廓信息。因此，这些偏振参量在偏振图像处理中更为简洁、方便。
偏振探测是一种新型的目标探测技术，与传统光电成像探测技术相比，偏振成像探测技术不仅能够获得目标场景的辐射强度信息，还可以获得偏振度、偏振角、偏振椭率等偏振参数，增加探测目标场景信息的维度，对提高目标探测与识别具有重要的意义。随着对偏振成像探测应用需求的逐渐增加，偏振成像探测方式也在持续不断地发展，目前较常见偏振成像方式主要包括：分时型、分振幅型、分孔径型和微阵列型偏振成像方式。分时型偏振成像技术通过旋转偏振片调制或电光晶体调制的方式在不同时刻获得同一目标场景的偏振态图像，其调节周期较长，适用于(准)静止目标偏振成像探测；分振幅型偏振探测技术通过分光的方法在多个探测器阵列成像，无多源误差，但是光路调节困难，能量衰减较大，系统体积重量大；分孔径型偏振探测方式在同一探测器表面不同区域记录不同偏振方向的偏振信息，提高时间利用率，但是会损失空间分辨率，图像配准较为复杂，分辨率低；微阵列型偏振成像方式能够实现不同偏振方向的信息实时采集，具有更高的效率，更小的体积、重量，是未来偏振成像的趋势，但是其制作难度大，微阵列偏振片与探测器像元之间的封装难度高，消光比低，空间分辨率低，DALSA公司2018年推出的Genie Nano-M2450-Polarize相机采用微偏振阵列结构，其消光比仅为80：1。
不同的偏振成像探测方式都存在一些不足。其中，旋转偏振片式分时型偏振成像系统由于其结构简单、成本较低、消光比高(＞103:1)、入射角度大、光通量高等优势而备受关注，广泛应用于目标偏振特性测量。目前，这种旋转偏振片式分时型偏振成像探测方式受电机旋转速度、高精度定位、偏振成像算法等因素制约，最大输出偏振帧速仅为8个偏振帧/秒，这样的偏振帧速对于运动目标场景的偏振探测远远不够。
发明内容
本发明的目的是针对上述至少一部分问题，提供了一种能够实现快速偏振测量的分时型偏振成像装置及方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种摆动偏振片式偏振成像测量装置，包括：镜头模块、偏振模块、探测模块和控制模块；
所述镜头模块包括用于对目标场景进行成像的光学镜头；
所述探测模块包括用于接收光线的探测器，所述探测器的中心轴线与所述光学镜头的中心轴线重合；
所述偏振模块包括转动轴和设于所述转动轴的摆轮；所述转动轴位于所述光学镜头的一侧，其中心轴线与所述光学镜头的中心轴线平行；所述摆轮设有至少三个偏振方向均不同的偏振片，各所述偏振片均沿所述转动轴的周向邻接设置，所述摆轮位于所述探测器与所述光学镜头之间，每个所述偏振片均能够跟随所述转动轴转至测量位置，位于测量位置的所述偏振片的中心轴线与所述探测器和所述光学镜头的中心轴线重合；
所述控制模块与所述偏振模块、所述探测模块电连接，用于生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，以控制所述转动轴的转动方式，实现所述摆轮周期性往复摆动；以及生成采集控制指令并发送至所述探测模块，以控制所述探测器曝光，实现测量目标场景在不同偏振方向下的辐射强度图像。
优选地，各所述偏振片几何尺寸相同。
优选地，所述偏振模块还包括伺服电机和编码器；所述伺服电机的输出轴与所述转动轴连接，用于根据所述控制模块的摆动控制指令驱动所述转动轴转动；所述编码器与所述转动轴连接，用于测量所述摆轮的摆动角度信息，并将测得的角度信息反馈至所述控制模块。
优选地，所述控制模块用于根据接收到的角度信息生成所述摆动控制指令以及所述采集控制指令。
优选地，所述编码器为绝对式光电编码器，通过弹性联轴器与所述转动轴相连接。
优选地，所述摆轮设有三个或四个所述偏振片。
优选地，所述摆轮设有三个所述偏振片时，三个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、60°和120°，所述摆轮设有四个所述偏振片时，四个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、45°、90°和135°。
本发明还提供了一种摆动偏振片式偏振成像测量方法，采用如上述任一项所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置进行偏振成像测量，包括如下步骤：
S1、在目标场景一侧布设所述摆动偏振片式偏振成像测量装置并校准；
S2、令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换；在测量位置处存在所述偏振片时，令所述探测器曝光，采集目标场景在当前偏振方向下的辐射强度图像；
S3、根据所述摆轮从一侧摆动到另一侧对应的各偏振方向下的辐射强度图像，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量，根据斯托克斯矢量与偏振度、偏振角之间的关系获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像，实现偏振成像测量。
优选地，所述步骤S3中，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量时，采用排序迭代的方式，根据周期性往复摆动的规律，按照采集辐射强度图像的顺序更新存储数据，采用迭代的方式计算斯托克斯矢量。
优选地，所述步骤S2中，令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换时，所述控制模块生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，所述摆轮根据周期性往复摆动的规律移动，使下一个偏振片移动至测量位置；
当对应的所述偏振片移动完成后，测量位置处存在所述偏振片，所述控制模块生成采集控制指令并发送至所述探测模块，令所述探测器曝光，采集辐射强度图像；
采集完成后，所述控制模块继续生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，重复上述过程，直至测量结束。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种摆动偏振片式偏振成像测量装置，该装置采用周期性往复摆动的摆轮带动至少三个偏振方向均不同的偏振片以测量目标场景在不同偏振方向的辐射强度图像，进而实现分时偏振成像，提高了分时型偏振成像系统的采样速度，解决了运动目标场景偏振成像的快速测量问题。该装置工作稳定，数据量大，操作简单，为空间目标探测、环境监测、偏振遥感等领域提供了有力的工具。
本发明还提供了一种摆动偏振片式偏振成像测量方法，该方法利用上述装置进行测量，根据斯托克斯矢量及斯托克斯矢量与偏振度、偏振角之间的关系解算摆轮从一侧到另一侧对应的不同偏振方向的辐射强度图像，得到偏振图像，该方法速度快、效率高，有效提高了偏振图像输出速度。
附图说明
图1是本发明实施例中一种摆动偏振片式偏振成像测量装置结构示意图；
图2是本发明实施例中一种偏振模块结构示意图；
图3是本发明实施例中一种摆轮结构示意图；
图4是本发明实施例中采用排序迭代的方式对采集的辐射强度图像进行处理的方法示意图。
图中：1：镜头模块；2：偏振模块；21：伺服电机；22：摆轮；221：透光轴；222：参考坐标轴；23：偏振片；24：编码器；3：探测模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的一种摆动偏振片式偏振成像测量装置，包括镜头模块1、偏振模块2、探测模块3和控制模块(图1中未示出)。其中，镜头模块1包括用于对目标场景进行成像的光学镜头，探测模块3包括用于接收光学镜头出射光线的探测器，探测器的中心轴线与光学镜头的中心轴线重合，以便接收光线。优选地，镜头模块1还包括用于设置光学镜头的镜头固定座，探测模块3还包括用于设置探测器的探测器固定座，镜头固定座和探测器固定座之间优选设有可调节的滑轨，用于定位探测器和光学镜头的相对位置。
如图1和图2所示，偏振模块2包括转动轴和设于转动轴的摆轮22，摆轮22与转动轴相对固定，能够跟随转动轴转动。转动轴位于光学镜头的一侧，其中心轴线与光学镜头的中心轴线平行间隔设置。摆轮22上设有至少三个偏振方向均不相同的偏振片23，摆轮22的作用即安装不同偏振方向的偏振片23。其中，此处的偏振方向指的是该偏振片23自身的透光轴与该偏振片23中心至转动轴中心轴线的垂线的相对夹角方向。
各偏振片23均沿转动轴的周向邻接设置，即各个偏振片23均位于距离转动轴的中心轴线等距处，围绕中心轴线设置，任意相邻的两个偏振片23之间的距离(在满足互不干扰且固定稳定的前提下)尽可能小。摆轮22位于探测器与光学镜头之间。每个偏振片23均能够跟随转动轴转至测量位置，位于测量位置的偏振片23自身的中心轴线与探测器和光学镜头的中心轴线重合，且此刻该偏振片23在探测器的入瞳处，光学镜头在该偏振片23通光孔径的入瞳处。
优选地，各偏振片23的有效的通光孔径大于探测器总像单元的大小。进一步地，各偏振片23的几何尺寸相同。摆轮22可采用偏振片架式结构(如图3所示)，采用压圈卡紧固定偏振片23，防止滑落，固定安装完成后，偏振片23有效的通光孔径与其有效直径相差很小。摆轮22也可采用片形、扇形或轮式结构，能够搭载各个偏振片23即可，在此不再进一步限定，但偏振片23应集中位于转动轴一侧(即各个偏振片23尽可能紧凑布设)，以便摆轮22缩短往复摆动路径，实现快速切换不同偏振方向，提高成像测量效率。
优选地，转动轴水平设置，位于测量位置的偏振片23中心至转动轴中心轴线的垂线水平，偏振方向可认为是偏振片23自身透光轴相对于水平方向的夹角。
控制模块与偏振模块2、探测模块3电连接，用于生成摆动控制指令并发送至偏振模块2，以控制转动轴的转动方式，实现摆轮22周期性往复摆动，即实现各个偏振片23在光学镜头与探测器之间往复移动，切换不同偏振方向，往复摆动的方式优选匀速摆动。控制模块还用于生成采集控制指令并发送至探测模块3，以控制探测器曝光，实现测量目标场景在不同偏振方向下的辐射强度图像。
进一步地，探测模块3还包括图像处理器，图像处理器用于对每一组从摆轮22的一侧摆动到另一侧对应的不同偏振方向的辐射强度图像进行解算处理，得到偏振图像，偏振图像包括偏振度图像和偏振角图像。
本发明提供的摆动偏振片式偏振成像测量装置使用时，目标场景图像信息经光学镜头传输至偏振模块2，不同偏振方向下的偏振片23跟随摆轮22往复摆动，移动至测量位置时，光学镜头的成像经过偏振片23后射入探测器，探测器获取该偏振片23偏振方向下的辐射强度图像。随摆轮22周期性往复摆动，可以测量目标场景在不同偏振角度下的辐射强度图像，再通过计算得到表征目标偏振态的斯托克斯矢量，进而可获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像，实现分时型偏振成像测量。本发明提供的装置仅通过摆动实现切换不同偏振方向，并且从摆轮22的一侧到另一侧即可遍历不同偏振方向的偏振片23，具备高帧频的偏振图像输出，提高了分时型偏振成像系统的采样速度，解决了运动目标场景偏振成像的快速测量问题。
优选地，偏振模块2还包括伺服电机21和编码器24。如图2所示，伺服电机21的输出轴与转动轴连接，用于根据控制模块的摆动控制指令驱动转动轴转动，以实现摆轮22周期性往复摆动。编码器24与转动轴连接，用于测量摆轮22的摆动角度信息，即获取摆轮22当前姿态信息，并将测得的角度信息反馈至控制模块。
进一步地，控制模块用于根据接收到的角度信息生成摆动控制指令以及采集控制指令。控制模块根据编码器24反馈的角度信息判定摆轮22的当前姿态，根据摆轮22的当前姿态判断是否生成并发送相应的摆动控制指令以及采集控制指令。
具体地，探测器可采用CCD探测器，编码器24可采用绝对式光电编码器，优选通过弹性联轴器与转动轴相连接，如图2所示，绝对式光电编码器优选设于转动轴远离伺服电机21的一侧，以便准确测量摆轮22在驱动下实际产生的转动角度信息。
在一些优选的实施方式中，摆轮22设有三个或四个偏振片23。该装置采用三个或四个偏振片23时，摆轮22体积小，摆动路径短，更容易实现快速摆动，以便提高输出偏振帧速。
进一步地，摆轮22设有三个偏振片23时，三个偏振片23的偏振方向优选分别对应0°、60°和120°，如图3所示，为便于区分，将三个偏振片分别标号A、B、C，各偏振片的参考坐标轴222位于该偏振片中心至转动轴的垂线处，标号A的偏振片的偏振方向为60°，其自身的透光轴221与参考坐标轴222夹角为60°，标号C偏振片的偏振方向为120°，其自身的透光轴221与参考坐标轴222夹角为120°，同理，标号B的偏振片的偏振方向为0°，其自身的透光轴221沿中心至转动轴的垂线设置，与自身的参考坐标轴222重合。需要说明的是，三个偏振片23的具体偏振方向可根据需要进行调换，无需完全按照图3所示。
优选地，摆轮22设有四个偏振片23时，四个偏振片23的偏振方向分别对应0°、45°、90°和135°，有利于解算偏振图像。
实施例二
针对上述摆动偏振片式偏振成像测量装置，本发明还提供了一种摆动偏振片式偏振成像测量方法，采用如上述任一项所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置进行偏振成像测量，具体包括如下步骤：
S1、在目标场景一侧布设摆动偏振片式偏振成像测量装置并校准。
其中，校准包括调节镜头模块1、偏振模块2、探测模块3的相对位置，使得探测器的中心轴线与光学镜头的中心轴线重合，任意偏振片23均能够转至使其自身的中心轴线与探测器和光学镜头的中心轴线重合的测量位置，且偏振片23、探测器和光学镜头三者的中心轴线重合时，该偏振片23位于探测器的入瞳处，光学镜头位于在该偏振片23通光孔径的入瞳处。
S2、令摆轮22带动各个偏振片23周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换，往复摆动的方式优选匀速摆动。在测量位置处存在偏振片23时，令探测器曝光，采集目标场景在当前偏振片23所对应的偏振方向下的辐射强度图像。
如图4所示，在一个摆动周期内，摆轮22带动偏振片23摆动的方式为：(B→C→B→A)1→(B→C→B→A)2→...→(B→C→B→A)n，其中A、B、C分别表示图3中标号A、B、C的三个偏振片，或其对应的辐射强度图像，n表示往复摆动的周期数，n的大小根据每次测量的要求来决定。
进一步地，步骤S2中，令摆轮22带动各个偏振片23周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换时，控制模块生成摆动控制指令并发送至偏振模块2，令摆轮22根据周期性往复摆动的规律移动，使下一个偏振片23移动至测量位置。此处的下一个偏振片23即根据周期性往复摆动的规律，应当下一个移动至测量位置的偏振片23。当对应的偏振片23移动完成后，测量位置处存在偏振片23，控制模块生成采集控制指令并发送至探测模块3，令探测器曝光，采集辐射强度图像。
采集完成后，控制模块继续生成摆动控制指令并发送至偏振模块2，重复上述过程，即摆动、采集、摆动、采集，以此类推，直至整个测量过程结束。
优选地，若偏振模块2还包括伺服电机21和编码器24，则步骤S2中，控制模块生成摆动控制指令并发送至偏振模块2前，先根据接收到的角度信息判断摆轮22当前姿态，进而确定下一个偏振片23位置及摆轮22移动方式。控制模块生成采集控制指令并发送至探测模块3前，先根据接收到的角度信息判断摆轮22当前姿态，进而确定当前偏振片23位置是否位于测量位置，若当前偏振片23位于测量位置，即测量位置处确实存在偏振片，再生成采集控制指令并发送。
S3、根据摆轮22从一侧摆动到另一侧对应的各偏振方向下的辐射强度图像，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量，根据斯托克斯矢量与偏振度、偏振角之间的关系获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像，实现偏振成像测量。
摆轮22从一侧摆动到另一侧，各个不同偏振方向的偏振片23均经过测量位置，可得到对应的一组各个不同偏振方向下的辐射强度图像，通过这样一组辐射强度图像即可解算偏振图像。如图4所示，以摆轮22设有三个偏振片23为例，从一侧到另一侧，不论是一个摆动周期内的C→B→A，还是跨周期的A→B→C，均可解算输出一帧偏振图像，往复摆动n个周期，可得到2n-1帧偏振图像，成像速率高。
优选地，步骤S3中，根据摆轮22从一侧摆动到另一侧对应的各偏振方向下的辐射强度图像(即一组辐射强度图像)，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量时，采用排序迭代的方式，根据周期性往复摆动的规律，按照采集辐射强度图像的顺序更新存储数据，采用迭代的方式计算斯托克斯矢量，即不断用新采集的辐射强度图像数据替换当前存储数据，该方式可减少数据存储量，并进一步提高偏振成像速率。解算各组辐射强度图像时，位于两侧边缘处的偏振片23对应的辐射强度图像数据(如图4中的A、C)在求解表征目标偏振态的斯托克斯矢量时有重复利用，同样有助于提高成像速率。
优选地，当摆轮22设有三个不同偏振方向的偏振片23，通过驱动伺服电机21快速摆动摆轮22选取不同的偏振通道，以测量目标场景在不同偏振方向(0°、60°和120°)下的辐射强度图像。步骤S3中，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量时，斯托克斯矢量：S＝[I,Q,U]T，其表达式为：
其中，I'(θ)(θ＝0°,60°,120°)表示偏振方向θ下探测器采集到的辐射强度图像数据，θ表示偏振方向对应的角度值。
根据斯托克斯矢量与偏振度(DoP)、偏振角(AoP)之间的关系获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像时，偏振度(DoP)、偏振角(AoP)的表达式为：
根据上述公式(2)、(3)即可解算获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像。
实施例三
如图1至图4所示，本实施例三与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：
该摆动偏振片式偏振成像测量装置选用3个规格相同的石英线栅型偏振片，有效直径为25.4mm，有效波长范围为可见至短波红外，即350～2500nm，透过率大于80％，消光比为1000:1，石英线栅型偏振片通过压圈卡紧在摆轮上安装后，偏振片的有效通光孔径与有效直径相差不超过4mm。往复摆动的周期数n的最小值为25。采用CCD探测器进行辐射强度图像采集。
运行时，偏振模块与探测模块保持同步工作，控制模块在每个偏振片旋转到位后，快速传输一个TTL脉冲信号至CCD探测器，开始采集辐射强度图像，采集速度为5ms，图像采集完成后，摆轮旋转到下一位置，以此类推，可以快速地采集目标不同偏振方向的辐射强度图像，并采用3乘1的斯托克斯矢量表示每个像素点的偏振态，再结合公式(1)、(2)和(3)，采用如图4所示的排序迭代方式对采集的图像进行处理，解算相邻的3幅辐射强度图像数据，得到目标的偏振图像。CCD探测器的采集帧频为100帧/秒，该装置能够以49偏振帧/秒的速度输出目标场景偏振图像，采集数据量大，经济性更好，并可将传统分时型偏振成像测量的偏振图像输出速度提高到6倍以上，而且该装置结构更加简洁、便携，方便快速调整，适用于大多数运动目标的偏振探测需求。
综上所述，本发明提供了一种能够实现快速偏振测量的分时型偏振成像装置及方法，可应用于运动目标场景的偏振信息测量，是偏振成像测量领域一项有意义的突破。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：包括镜头模块、偏振模块、探测模块和控制模块；
所述镜头模块包括用于对目标场景进行成像的光学镜头；
所述探测模块包括用于接收光线的探测器，所述探测器的中心轴线与所述光学镜头的中心轴线重合；
所述偏振模块包括转动轴和设于所述转动轴的摆轮；所述转动轴位于所述光学镜头的一侧，其中心轴线与所述光学镜头的中心轴线平行；所述摆轮设有至少三个偏振方向均不同的偏振片，各所述偏振片均沿所述转动轴的周向邻接设置，所述摆轮位于所述探测器与所述光学镜头之间，每个所述偏振片均能够跟随所述转动轴转至测量位置，位于测量位置的所述偏振片的中心轴线与所述探测器和所述光学镜头的中心轴线重合；
所述控制模块与所述偏振模块、所述探测模块电连接，用于生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，以控制所述转动轴的转动方式，实现所述摆轮周期性往复摆动；以及生成采集控制指令并发送至所述探测模块，以控制所述探测器曝光，实现测量目标场景在不同偏振方向下的辐射强度图像。
2.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：各所述偏振片几何尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述偏振模块还包括伺服电机和编码器；所述伺服电机的输出轴与所述转动轴连接，用于根据所述控制模块的摆动控制指令驱动所述转动轴转动；所述编码器与所述转动轴连接，用于测量所述摆轮的摆动角度信息，并将测得的角度信息反馈至所述控制模块。
4.根据权利要求3所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述控制模块用于根据接收到的角度信息生成所述摆动控制指令以及所述采集控制指令。
5.根据权利要求3所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述编码器为绝对式光电编码器，通过弹性联轴器与所述转动轴相连接。
6.根据权利要求1所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述摆轮设有三个或四个所述偏振片。
7.根据权利要求6所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置，其特征在于：所述摆轮设有三个所述偏振片时，三个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、60°和120°，所述摆轮设有四个所述偏振片时，四个所述偏振片的偏振方向分别对应0°、45°、90°和135°。
8.一种摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的摆动偏振片式偏振成像测量装置进行偏振成像测量，包括如下步骤：
S1、在目标场景一侧布设所述摆动偏振片式偏振成像测量装置并校准；
S2、令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换；在测量位置处存在所述偏振片时，令所述探测器曝光，采集目标场景在当前偏振方向下的辐射强度图像；
S3、根据所述摆轮从一侧摆动到另一侧对应的各偏振方向下的辐射强度图像，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量，根据斯托克斯矢量与偏振度、偏振角之间的关系获得目标场景的偏振度图像和偏振角图像，实现偏振成像测量。
9.根据权利要求8所述的摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：
所述步骤S3中，计算表征目标偏振态的斯托克斯矢量时，采用排序迭代的方式，根据周期性往复摆动的规律，按照采集辐射强度图像的顺序更新存储数据，采用迭代的方式计算斯托克斯矢量。
10.根据权利要求9所述的摆动偏振片式偏振成像测量方法，其特征在于：
所述步骤S2中，令所述摆轮带动各个所述偏振片周期性往复摆动，实现不同偏振方向的切换时，所述控制模块生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，所述摆轮根据周期性往复摆动的规律移动，使下一个偏振片移动至测量位置；
当对应的所述偏振片移动完成后，测量位置处存在所述偏振片，所述控制模块生成采集控制指令并发送至所述探测模块，令所述探测器曝光，采集辐射强度图像；
采集完成后，所述控制模块继续生成摆动控制指令并发送至所述偏振模块，重复上述过程，直至测量结束。
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