CN111953968A - 一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法。其过程包括：A1，对中心波长为λ1的入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；A2，对干涉图像进行变换在频域中找到中心波长λ1窄带宽入射光的Stokes矢量被调制的位置的坐标；A3，通过入射光波长λ1与成像系统相关参数的关系可以计算出像元的平均长度；A4，分别计算出像元在行和列方向上的长度D1和D2；A5，通过D1和D2可以计算出成像相机整体在行和列上的长度，同时还能计算出像元的长宽比值，可以检测像元是否正确。本发明可用于相机像元尺寸的检测，可广泛用于成像设备制造检测等领域。

Description

一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法

(一)技术领域

本发明涉及的是一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，可用于相机像元尺寸的检测，属于成像设备制造检测技术领域。

(二)背景技术

现在的成像相机多是数码相机，与普通照相机在胶卷上靠化学变化来记录图像的原理不同，数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的相机，传感器一般是一种光感应式的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。根据用途不同可以分为，单反相机，微单反相机，卡片相机，长焦相机和家用相机，然后还有根据相机的像素进行划分类型的。光线在经过相机的镜头后进入到相机之中，通过电子传感器能根据光线亮度的不同转化为不同电子信号的特性转化成相应数字信号，进行存储、传递和后续的处理。与普通的通过胶卷成像的相机相比，数码相机拥有可以拍照后立即查看拍摄效果的能力，可以删除不好的照片不用浪费冲洗照片的前，同时在色彩还原和色彩范围也不再依赖胶卷的质量，同时数码相机结构更加简单轻便，操作更加容易，拥有更多的受众和市场。

数码相机的成像效果是根据像元性能决定的，除了像元的性能之外，像元的尺寸和长宽比也会影响到成像的效果，因为只有大小一致，长宽比确定的像元均匀的分布才能得到更好的成像效果，不会有信息缺失和图像畸形，所以像元的尺寸和长宽比的测量标定也非常的重要。而现阶段对像元尺寸和长宽比的测量需要借助一些精度更高的测量系统的帮助才可以办到，测量的精度完全取决于测量系统本身的性能，效果并不稳定。

本发明公开了一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，是通过偏振成像系统得到的干涉图像进行变换后，在频域之中偏振信息被调制的位置和偏振成像系统的关系计算出成像相机成像面的长宽和像元的长宽比。这种方法直接使用成像系统，非常直观的可以检测出成像面的信息和像元的长宽比，测量系统简单，测量过程方便，精度较高，且检测速度快，在实际生产测量中有较高的应用场景。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种设备简单，检测精度高速度快的空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，包括：

A1，对中心波长为λ1的入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；

A2，对干涉图像进行变换在频域中找到中心波长λ1窄带宽入射光的Stokes矢量被调制的位置的坐标；

A3，通过入射光波长λ1与成像系统相关参数的关系可以计算出像元的平均长度；

A4，分别计算出像元在行和列方向上的长度D1和D2；

A5，通过D1和D2可以计算出成像相机整体在行和列上的长度，同时还能计算出像元的长宽比值，可以检测像元是否正确。

进一步，所述步骤A1中对中心波长为λ1的入射光进行空间调制偏振成像，偏振成像系统的结果如图1所示，1为滤光片，2为偏振镜组，3为成像相机。入射光在进入到偏振成像系统中后会被分成四束相干的光线，然后在成像相机中得到包含目标全部偏振信息的干涉图像。

进一步，所述步骤A2中对干涉图像进行变化后，在频域中找到偏振信息被调制的位置的坐标，如图2所示，不同的Stokes矢量被调制在不同的位置上，其中S1被调制的位置坐标为(a1,a2)。

进一步，根据所述入射光波长和成像系统的相关参数计算像元的长度，公式为：

其中Δ表示单个双折射晶体的横向剪切量，D表示像元的尺寸长度，N表示成像相机的行或列数，f表示成像相机的焦距,a表示偏振信息在被调制后在频域中的位置坐标。所以像元在行和列方向上的长度公式为：

进一步，所述步骤A5中根据像元的长度计算相机整体的长度和像元的长宽比公式分别为：

L＝DN (3)

其中L表示相机成像面的长度，D表示像元的长度，N表示成像相机的行或列数。

其中z表示像元的长宽比，D1表示像元在行方向的长度，D2表示像元在列方向的长度。

本发明的有益效果：本发明是一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，与其它方法相比，直接使用成像后的结果进行分析，测量更加简单方便，测量的结果更加精确，应用更加灵活，检测速度更快，在实际应用中有较好的应用场景。

(四)附图说明

图1是基于空间调制偏振成像系统的检测滤光片带宽的结构示意图。由1入射光，2偏振镜组和3成像相机组成。入射光1在经过2偏振镜组后光被分成四束相干的光，最后在3成像相机中形成干涉图像。

图2是干涉图经过变化后偏振信息在频域中的分布图。其中使用Stokes矢量(S0,S1,S2,S3)表示目标的偏振信息，其中S23＝S2+iS3，从图中可以看出S0矢量的位置没有移动，而S1被调制后移动到(a1,a2)。

图3是本发明一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比方法的流程图。

(五)具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。

如图3所示，本发明一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，包括：

A1，对中心波长为λ1的入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；

A2，对干涉图像进行变换在频域中找到中心波长λ1窄带宽入射光的Stokes矢量被调制的位置的坐标；

A3，通过入射光波长λ1与成像系统相关参数的关系可以计算出像元的平均长度；

A4，分别计算出像元在行和列方向上的长度D1和D2；

A5，通过D1和D2可以计算出成像相机整体在行和列上的长度，同时还能计算出像元的长宽比值，可以检测像元是否正确。

具体的，所述找到Stokes矢量在频域中的位置的坐标，是通过系统参数大致计算出所在的位置，然后对这处局部范围取最大值，找到最大值的坐标就是被调制的位置的坐标，如图2所示，就是S1被调制的位置。

具体的，像元在行和列方向上的长度D1＝(λfa1)/(ΔN)和D2＝(λfa2)/(ΔN)，成像相机整体在行列上的长度L1＝ND1和L2＝ND2，而像元的长宽比值z＝D1/D2。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体的实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、结构部分均为公知技术。

Claims (3)

1.一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，其特征在于，该方法的具体过程包括如下步骤：

A1，对中心波长为λ1的入射光进行空间调制偏振成像，得到包含偏振信息的干涉图像；

A2，对干涉图像进行变换在频域中找到中心波长λ1窄带宽入射光的Stokes矢量被调制的位置的坐标；

A3，通过入射光波长λ1与成像系统相关参数的关系可以计算出像元的平均长度；

A4，分别计算出像元在行和列方向上的长度D1和D2；

A5，通过D1和D2可以计算出成像相机整体在行和列上的长度，同时还能计算出像元的长宽比值，可以检测像元是否正确。

2.根据权利要求1所述的一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法，其特征是：入射光经过空间调制偏振成像后得到干涉图像，经过变换后在频域中，目标的偏振信息会被调制到不同的位置，此过程与相机的像元尺寸有关，以此检测像元尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种空间调制偏振成像检测像面长宽和像元长宽比的方法。其特征是：在频域中的位置会因为像元的长宽的不同发生变化，凭借此特点可以用来计算像元的长宽比，判断相机像元尺寸是否标准。

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