CN113891021B - 一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的是一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构包括滤波片，线偏振器，电机，变焦光学系统；其中，线偏振器位于滤波片和变焦光学系统之间，线偏振器与电机连接。本发明的有益效果：（1）能够减小自然光中近红外光谱的影响，极大的增强了在自然光环境下红外部分偏振发光体成像的信噪比；（2）利用变倍组和补偿组的位置移动实现像面位置始终不变，保证了最终成像的清晰稳定，能够适应更宽波长范围的被摄物体的成像检测需求。（3）系统配合AI图像处理，通过电路反馈能够实现自动聚焦与自动调整偏振方向，易于操作；（4）基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，加快了检测处理图像的速度。

Description

一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统
技术领域
本发明涉及一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，属于红外检测技术领域。
背景技术
随着科研人员对红外光线的深入研究和发展利用，红外技术在军事、医用、冶金、消防等领域得到了广泛的应用；近年来，在国家的支持下，我国的芯片、集成电路、太阳能电池板等半导体领域得到了飞速的发展；此时红外成像检测技术在如何快速鉴别芯片、硅晶圆、太阳能电池组件等质量是否合格，是否有隐裂、虚焊、断栅等问题发挥着重要的作用。
一般的红外检测或日常的红外相机拍照都是利用红外光源或自然光的透射或反射来完成的，众所周知自然光光谱中红外光区辐射占比43%左右，此时的自然光起到光源或辅助光的有利作用；然而当需要在自然光环境下检测自身发射红外光的样品时，此时自然光的红外光谱正是主要背景噪声的来源，这导致了许多半导体器件如光子芯片、太阳能电池组件等需要在暗室中或晚上进行检测，限制了红外检测的时间和地点，且耗时耗力。
发明内容
本发明提出的是一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其目的旨在解决现有红外光检测技术无法在自然光环境下对红外部分偏振发光体成像检测的问题。
本发明的技术解决方案：一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构包括滤波片，线偏振器，电机，变焦光学系统；其中，线偏振器位于滤波片和变焦光学系统之间，线偏振器与电机连接。
进一步地，所述一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构还包括红外探测器，AI图像处理模块，控制电路；变焦光学系统位于线偏振器和红外探测器之间；工作时，红外探测器获得信号的红外偏振信息，然后结合AI图像处理模块通过控制电路中的电路反馈系统控制电机旋转选择最佳偏振方向。
进一步地，所述滤波片为红外滤波片；所述红外滤波片为窄带滤波的带通滤波片；所述线偏振器为线偏振片或者线偏振棱镜；所述电机为旋转电机；旋转电机接收反馈信号，控制线偏振器的偏振方向。
进一步地，所述变焦光学系统包括四个透镜组，四个透镜组分别为前固定组、变倍组、补偿组、后固定组；前固定组、变倍组、补偿组、后固定组沿光轴依次排布，前固定组和后固定组的位置固定，变倍组和补偿组、位于前固定组和后固定组之间，变倍组和补偿组具体所处位置能够在前固定组和后固定组之间沿光轴长度方向前后调整，通过变倍组和补偿组的位置移动实现像面位置始终不变。
进一步地，所述前固定组、补偿组、后固定组均为凸透镜或凸透镜组，变倍组为凹透镜或凹透镜组。
进一步地，所述变焦光学系统进行变焦时，变倍组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式（1）所示：
（1）；
公式（1）中，为变焦后变倍组所处位置离变焦前变倍组初态位置的距离，为变 倍组的像方焦距，为变焦前变倍组的垂轴放大率，为变焦后变倍组的垂轴放大率；
所述变焦光学系统进行变焦时，补偿组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式（2）所示：
（2）；
公式（2）中，为变焦后补偿组所处位置离变焦前补偿组初态位置的距离，为补 偿组的像方焦距，为变焦前补偿组的垂轴放大率，为变焦后补偿组的垂轴放大率；
所述变焦光学系统进行变焦时，为避免变倍组和补偿组碰撞，所述变倍组和补偿组的位置关系需满足公式（3）的约束条件：
（3）；
公式（3）中为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离。
进一步地，所述变焦前变倍组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、前固定组的像方焦距、变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离决定，具体如公式（4）所示：
（4）；
公式（4）中为变焦前变倍组的垂轴放大率，为前固定组的像方焦距，为变倍 组的像方焦距，为变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离，变焦前 变倍组的垂轴放大率；
所述变焦前补偿组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、补偿组的像方焦距、变焦前变倍组的垂轴放大率、变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离决定，具体如公式（5）所示：
（5）；
公式（5）中为变倍组的像方焦距，为补偿组的像方焦距，为变焦前变倍组 的垂轴放大率，为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离，变 焦前补偿组的垂轴放大率。
进一步地，所述变焦后变倍组的垂轴放大率与所述变焦后补偿组的垂轴放大率之间的关系，具体如公式（6）所示：
（6）；
公式（6）中为变焦后变倍组的垂轴放大率，为变焦后补偿组的垂轴放大率，为变焦前变倍组的垂轴放大率，为变焦前补偿组的垂轴放大率，为变倍组的像方 焦距，为补偿组的像方焦距。
进一步地，所述红外探测器获得信号的光强信息，结合AI图像处理模块进行处理，获得样品的红外图像，同时判断系统是否处于最优状态，并通过控制电路反馈，调整偏振器件的偏振方向和光路系统的焦距，获取最佳图像；红外探测器将偏振调制的近红外光谱信号转为电信号，结合计算机进行AI图像处理；
所述最优状态的判断方式包括如下：判断经过滤波片、线偏振器、变焦光学系统后聚焦于红外探测器上的入射光功率是否是最大的，入射光功率通过红外探测器来读取；旋转电机以2°步距角控制线偏振器旋转一周，红外探测器记录每个偏振方向入射光功率，之后经过比较，自动将线偏振器旋转至入射功率最大的偏振方向，即部分偏振光的幅值最大光矢量方向上。
进一步地，所述AI图像处理模块基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，分析并标记被测器件存在的问题；所述识别需要检测图像区域，包括采用基于深度学习的机器视觉算法YOLOv5识别需要检测的图像区域，具体实现流程如下：
1.搭建python开发环境；
2.收集并准备标准数据图；
3.训练YOLO模型，利用“labelimg”等工具对标准数据图进行标注，标注所需要的检测的区域，并导出训练样本；
4.测试模型，使用训练好的模型处理测试样本中的图像，分析识别的效果，若识别效果较好，则采用此模型进行检测区域的图像识别，若效果不佳则重复流程2-3。
本发明的有益效果：
（1）能够减小自然光中近红外光谱的影响，极大的增强了在自然光环境下红外部分偏振发光体成像的信噪比；
（2）通过对变焦光学系统进一步设计，利用变倍组和补偿组的位置移动实现像面位置始终不变，保证了最终成像的清晰稳定，能够适应更宽波长范围的被摄物体的成像检测需求；
（3）通过进一步设计，系统配合AI图像处理，通过电路反馈能够实现自动聚焦与自动调整偏振方向，易于操作；
（4）本发明图像分辨率高，且进一步基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，加快了检测处理图像的速度。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是自然光原理示意图。
附图3是部分偏振光原理示意图。
附图4是变焦光学系统示意图。
具体实施方式
一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构包括滤波片，线偏振器，电机，变焦光学系统；其中，线偏振器位于滤波片和变焦光学系统之间，线偏振器与电机连接。
所述一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构还包括红外探测器；变焦光学系统位于线偏振器和红外探测器之间。
所述一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构还包括AI图像处理模块，控制电路；工作时，红外探测器获得信号的红外偏振信息，然后结合AI图像处理模块通过控制电路中的电路反馈系统控制电机旋转选择最佳偏振方向。
所述滤波片为红外滤波片；所述红外滤波片优选为窄带滤波的带通滤波片；使用时，选取以被检测发光样品光谱中的峰值波长为带通滤波片的中心波长，根据需要选用合适的带宽；所述红外滤波片筛选所需入射光的近红外波段，可在800 nm-2600 nm间筛选任意范围波段的红外滤波片；800 nm-2600 nm的范围是需要调控的范围，根据实际的入射波长选择需要的红外滤波片，如入射中心波长在1150 nm，可选用1150 nm的带通滤波片，带宽可以根据需要选择2 0nm或15 nm等；所述发光样品即为被摄物体。
所述线偏振器为线偏振片或者线偏振棱镜；如：纳米颗粒线偏振片，渥拉斯通棱镜，BBO晶体，方解石格兰-泰勒棱镜中的任一种或若干种的组合；所述线偏振器对近红外波段入射光进行偏振态调制，线偏振器的消光比优于30 dB；依据原理，线偏振片和线偏振棱镜可以分为许多种，可以根据实际情况和入射波长选取不同材料或不同型号的偏振器。
所述电机为旋转电机；旋转电机接收反馈信号，控制线偏振器的偏振方向；所述旋转电机优选步距角小于2°，步距误差优于±0.1°，可360°旋转的旋转电机；所述旋转电机可选取型号为Y07-28D1-5008的旋转电机。
所述变焦光学系统由一系列光路系统或成像镜头组成，调整变焦光学系统的焦距，将光强聚焦于红外探测器上，焦距调节范围10 mm-60 mm，将入射光聚焦于红外探测器上。
所述变焦光学系统包括四个透镜组，四个透镜组分别为前固定组、变倍组、补偿组、后固定组；前固定组、变倍组、补偿组、后固定组沿光轴依次排布，前固定组和后固定组的位置固定，变倍组和补偿组、位于前固定组和后固定组之间，变倍组和补偿组具体所处位置能够在前固定组和后固定组之间沿光轴长度方向前后调整，通过变倍组和补偿组的位置移动实现像面位置始终不变。
在实际测试时，由于不同被摄物体所发近红外光的波长范围并不完全相同，不同的被摄物体所发的近红外光经过同样的变焦光学系统后最终的成像位置会有所不同，造成不同被摄物体到达红外探测器的成像信息清晰程度不一致，有些会比较模糊，如果要保证红外探测器始终能够接收到清楚完整的成像信息，就必须不断调整红外探测器的位置，而在实际测试过程中红外探测器的位置一般是固定的，且红外探测器位置的不断调整也会影响到红外探测器的检测质量；本发明通过进一步的对变焦光学系统进行设计，通过变倍组和补偿组具体所处位置在前固定组和后固定组之间沿光轴长度方向的前后调整，保证了经过变焦光学系统后像面位置始终不变，不需要调整红外探测器的位置就能够实现不同被摄物体的测试需求，能够使红外探测器始终接收到清晰的成像信息，使得本发明偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统能够适应更宽波长范围的不同被摄物体测试需求，对发光范围在800 nm-2600 nm的被摄物体均能实现清晰的近红外成像。
所述前固定组、补偿组、后固定组均优选为凸透镜或凸透镜组，变倍组优选为凹透镜或凹透镜组。
所述变倍组和补偿组均优选通过马达控制沿光轴做往返运动；当变倍组移动时，变焦光学系统焦距发生变化，为了保证像面位置始终不变，需同时移动补偿组，稳定相面位置，变倍组一般为线性运动，补偿组为非线性运动。
所述变焦光学系统进行变焦时，变倍组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式（1）所示：
（1）；
公式（1）中，为变焦后变倍组所处位置离变焦前变倍组初态位置的距离，为变 倍组的像方焦距，为变焦前变倍组的垂轴放大率，为变焦后变倍组的垂轴放大率。
所述变焦光学系统进行变焦时，补偿组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式（2）所示：
（2）；
公式（2）中，为变焦后补偿组所处位置离变焦前补偿组初态位置的距离，为补 偿组的像方焦距，为变焦前补偿组的垂轴放大率，为变焦后补偿组的垂轴放大率。
所述变焦光学系统进行变焦时，为避免变倍组和补偿组碰撞，所述变倍组和补偿组的位置关系需满足公式（3）的约束条件：
（3）；
公式（3）中为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离。
所述变焦前变倍组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、前固定组的像方焦距、变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离决定，具体如公式（4）所示：
（4）；
公式（4）中为变焦前变倍组的垂轴放大率，为前固定组的像方焦距，为变倍 组的像方焦距，为变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离。
所述变焦前补偿组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、补偿组的像方焦距、变焦前变倍组的垂轴放大率、变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离决定，具体如公式（5）所示：
（5）；
公式（5）中为变倍组的像方焦距，为补偿组的像方焦距，为变焦前变倍组 的垂轴放大率，为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离。
所述变焦后变倍组的垂轴放大率与所述变焦后补偿组的垂轴放大率之间的关系，具体如公式（6）所示：
（6）；
公式（6）中为变焦后变倍组的垂轴放大率，为变焦后补偿组的垂轴放大率，为变焦前变倍组的垂轴放大率，为变焦前补偿组的垂轴放大率，为变倍组的像方 焦距，为补偿组的像方焦距。
本发明的变焦光学系统由前固定组、变倍组、补偿组、后固定组组成，设前固定组、 变倍组、补偿组、后固定组的垂轴放大率分别为、、、，则整个变焦光学系统的组 合焦距为，，当改变整个变焦光学系统的焦距时，变倍组延光轴作线性 移动，而像面会随之移动，为了在变焦过程中得到清晰像质，补偿组应作相应的非线性位 移，使得光学系统既达到变焦的要求，又稳定相面位置。
本发明在实际使用时，被摄物体与变焦光学系统之间的距离远大于变焦光学系统本身的尺寸，因此，被摄物体射入变焦光学系统的光可近似认为是平行光；设被摄物体经前固定组所成的像点为A，A经变倍组和补偿组后的像点为A’，A与A’之间的距离为D，满足像点位置不变时，则D的数值应为一个常量。
变焦前，为变倍组的像方焦距，为补偿组 的像方焦距；
变焦后，、分别为变焦后变倍组和 补偿组的垂轴放大率；
可得，上述表明了变焦光学 系统在变焦过程中与的关系。
所述红外探测器获得信号的光强信息，结合AI图像处理模块进行处理，获得样品的红外图像，同时判断系统是否处于最优状态，并通过控制电路反馈，调整偏振器件的偏振方向和光路系统的焦距，获取最佳图像；红外探测器将偏振调制的近红外光谱信号转为电信号，结合计算机进行AI图像处理。
所述最优状态的判断方式包括如下：判断经过滤波片、线偏振器、变焦光学系统后聚焦于红外探测器上的入射光功率是否是最大的，入射光功率通过红外探测器来读取；旋转电机以2°步距角控制线偏振器旋转一周，红外探测器记录每个偏振方向入射光功率，之后经过比较，自动将线偏振器旋转至入射功率最大的偏振方向，即部分偏振光的幅值最大光矢量方向上。
所述红外探测器可采用铟镓砷探测器、砷化铟探测器、硫化铅探测器中的任一种或若干种的组合，不同类型的红外探测器的探测范围和灵敏度不同；实际使用时，可根据实际需要在800 nm-3500 nm的探测范围内选取不同类型探测范围和灵敏度型的红外探测器，以适应不同的测试要求。
所述AI图像处理模块基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，分析并标记被测器件存在的问题。
所述识别需要检测图像区域，包括采用基于深度学习的机器视觉算法YOLOv5识别需要检测的图像区域，具体实现流程如下：
1.搭建python开发环境；
2.收集并准备标准数据图；
3.训练YOLO模型，利用“labelimg”等工具对标准数据图进行标注，标注所需要的检测的区域如：芯片，太阳能电池组件的隐裂等需要识别的位置，并导出训练样本；
4.测试模型，使用训练好的模型处理测试样本中的图像，分析识别的效果，若识别效果较好，则采用此模型进行检测区域的图像识别，若效果不佳则重复流程2-3。
所述AI图像处理模块接收红外探测器发送的入射光红外偏振态信号，基于信号光强和信噪比等参数，通过控制电路反馈控制旋转电机旋转，选取最佳偏振角度，同时调整光学系统焦距，提高自然光环境下红外部分偏振发光体成像信噪比。
所述控制电路受计算机指令控制，控制电机旋转角度和光学系统焦距。
所述一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统适用于检测的发光体为红外部分偏振发光体；如附图2所示大量光波振动方向随机，在各个振动方向的幅度在观察时间内的平均值相等，此光源称为完全非偏振光，也成为自然光；部分偏振光是在垂直于光传播方向平面内存在各个振动方向的光矢量，但各个方向光矢量的振幅不对称，某一方向存在幅值最大的光矢量，而其垂直方向存在幅值最小的光矢量如附图3所示；本发明中滤波片可选用窄带滤波的红外滤波片，选取以发光样品光谱中的峰值波长附近为带通滤波片的中心波长，根据需要选用合适的带宽，筛选入射光的波长范围，在自然光的环境下，入射光经红外滤波片滤去太阳光谱中的紫外波段、可见波段、以及发光样品光谱中较弱的红外部分，仅保留发光样品红外光谱中能量较强的部分波段和此波段的自然光光谱，初步提高在自然光为背景噪声的环境下，探测信号的信噪比；混杂着少量噪声（自然光）的信号，经过线偏振器，转换为线偏振光，利用旋转电机和电路反馈系统，将线偏振器的偏振方向调整到部分偏振光的幅值最大光矢量方向，很显然无论通过什么偏振方向的线偏振器件，自然光衰减的比值总是相同的，而部分偏振光在此偏振方向上衰减的比值是最低的，根据公式SNR=S/N；SNR：SIGNAL-NOISE RATIO、信噪比，S、信号，N、噪声；信噪比的计量单位是dB，计算公式：SNRdB=10lg(Ps/Pn)= 20lg(Vs/Vn)，Ps和Pn分别表示信号和噪声的有效功率，Vs和Vn分别表示信号和噪声电压的有效值；可知，利用适当偏振方向的偏振器件可以进一步提高信噪比，且在部分偏振光的幅值最大光矢量方向上信噪比最高；经红外滤波片和线偏振器后，入射光通过变焦光学系统聚焦于红外探测器，红外探测器获得信号的光强信息，结合AI图像处理，获得样品的红外图像，同时判断系统是否处于最优状态，并通过电路反馈，调整偏振器件的偏振方向和光路系统的焦距，获取最佳图像；本发明成像系统基于深度学习的机器视觉算法，自动识别需要检测的图像区域，分析并标记被测组件存在的缺陷、隐裂等问题，智能处理近红外图像，在获得更高信噪比的图像的基础上同时加快了检测处理图像的速度。
本发明能够快速收集处理红外图像，尤其能够衰减自然光中红外光谱的影响，减小背景噪声，极大的增强红外部分偏振发光体在自然光环境下的信噪比，同时可以基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，标记被测组件存在的缺陷、隐裂等问题；有助于光学科研或工业生产、检测领域中的近红外光谱探测，IC电路内部检测和光伏组件EL测试等；本发明可作为一套完整的光学系统单独使用，也可集成为工业相机，或由普通相机改造而成，能够快速收集处理红外图像。
实施例1
一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其结构由红外滤波片，线偏振器，旋转电机，变焦光学系统，红外探测器，AI图像处理模块，控制电路组成；其中，线偏振器位于红外滤波片和变焦光学系统之间，线偏振器与旋转电机连接，变焦光学系统位于线偏振器和红外探测器之间；工作时，红外探测器获得信号的红外偏振信息，结合AI图像处理模块通过控制电路形成的电路反馈系统，控制旋转电机旋转选择最佳偏振方向。
所述偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统是一种自然光环境下偏振调控增强红外部分偏振发光体成像信噪比的近红外成像系统。
所述偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统工作时，发光体的红外部分偏振光通过红外滤波片筛选近红外波段的波长范围，筛选后的近红外波段进入线偏振器（线偏振片或者线偏振棱镜），如：纳米颗粒线偏振片，渥拉斯通棱镜，BBO和方解石格兰-泰勒棱镜等，可近乎覆盖整个红外波段，对检测的近红外光进行偏振态调制；线偏振器固定在可360°旋转的旋转电机上，旋转电机可人工控制旋转角度也可由控制电路反馈自动旋转，根据马吕斯定律，接收指令控制，调整线偏振器的偏振方向，使入射的部分偏振光的光强分量在此方向上最大；变焦光学系统可由一系列光路系统或成像镜头组成，调整系统焦距，将光强聚焦于红外探测器上，探测器获得信号的红外偏振信息，结合AI图像处理模块通过电路反馈系统，控制控制旋转电机旋转选择最佳偏振方向。
本实施例涉及到一种自然光环境下偏振调控增强红外部分偏振发光体成像信噪比的近红外成像系统，解决了目前红外检测半导体组件技术对时间和空间的限制；极大的提高了红外部分偏振发光体在自然光下的信噪比，同时增加了AI图像处理模块，基于深度学习的机器视觉算法，自动识别需要检测的图像区域，分析并标记被测组件存在的缺陷、隐裂等问题，智能处理近红外图像，在获得更高信噪比的图像的基础上同时加快了检测处理图像的速度。

Claims (7)

1.一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是包括滤波片，线偏振器，电机，变焦光学系统，红外探测器，AI图像处理模块以及控制电路；其中，线偏振器位于滤波片和变焦光学系统之间，线偏振器与电机连接，变焦光学系统位于线偏振器和红外探测器之间；工作时，红外探测器获得信号的红外偏振信息，然后结合AI图像处理模块通过控制电路中的电路反馈系统控制电机旋转选择最佳偏振方向；
所述变焦光学系统包括四个透镜组，四个透镜组分别为前固定组、变倍组、补偿组、后固定组；前固定组、变倍组、补偿组、后固定组沿光轴依次排布，前固定组和后固定组的位置固定，变倍组和补偿组位于前固定组和后固定组之间，变倍组和补偿组具体所处位置能够在前固定组和后固定组之间沿光轴长度方向前后调整，通过变倍组和补偿组的位置移动实现像面位置始终不变；
所述变焦光学系统进行变焦时，变倍组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式(1)所示：
公式(1)中，X为变焦后变倍组所处位置离变焦前变倍组初态位置的距离，f′2为变倍组的像方焦距，β2为变焦前变倍组的垂轴放大率，为变焦后变倍组的垂轴放大率；
所述变焦光学系统进行变焦时，补偿组在前固定组和后固定组之间的移动方式如公式(2)所示：
公式(2)中，y为变焦后补偿组所处位置离变焦前补偿组初态位置的距离，f′3为补偿组的像方焦距，β3为变焦前补偿组的垂轴放大率，为变焦后补偿组的垂轴放大率；
所述变焦光学系统进行变焦时，为避免变倍组和补偿组碰撞，所述变倍组和补偿组的位置关系需满足公式(3)的约束条件：
d23+y-x＞0 (3)；
公式(3)中d23为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述滤波片为红外滤波片；所述红外滤波片为窄带滤波的带通滤波片；所述线偏振器为线偏振片或者线偏振棱镜；所述电机为旋转电机；旋转电机接收反馈信号，控制线偏振器的偏振方向。
3.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述前固定组、补偿组、后固定组均为凸透镜或凸透镜组，变倍组为凹透镜或凹透镜组。
4.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述变焦前变倍组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、前固定组的像方焦距、变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离决定，具体如公式(4)所示：
公式(4)中β2为变焦前变倍组的垂轴放大率，f1′为前固定组的像方焦距，f′2为变倍组的像方焦距，d12为变焦前前固定组初态位置与变倍组初态位置之间的距离；
所述变焦前补偿组的垂轴放大率由变倍组的像方焦距、补偿组的像方焦距、变焦前变倍组的垂轴放大率、变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离决定，具体如公式(5)所示：
公式(5)中f′2为变倍组的像方焦距，f′3为补偿组的像方焦距，β2为变焦前变倍组的垂轴放大率，d23为变焦前变倍组初态位置与变焦前补偿组初态位置之间的距离，β3变焦前补偿组的垂轴放大率。
5.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述变焦后变倍组的垂轴放大率与所述变焦后补偿组的垂轴放大率之间的关系，具体如公式(6)所示：
公式(6)中为变焦后变倍组的垂轴放大率，/>为变焦后补偿组的垂轴放大率，β2为变焦前变倍组的垂轴放大率，β3为变焦前补偿组的垂轴放大率，f′2为变倍组的像方焦距，f′3为补偿组的像方焦距。
6.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述红外探测器获得信号的光强信息，结合AI图像处理模块进行处理，获得样品的红外图像，同时判断系统是否处于最优状态，并通过控制电路反馈，调整偏振器件的偏振方向和光路系统的焦距，获取最佳图像；红外探测器将偏振调制的近红外光谱信号转为电信号，利用AI图像处理模块进行AI图像处理；
所述最优状态的判断方式包括如下：判断经过滤波片、线偏振器、变焦光学系统后聚焦于红外探测器上的入射光功率是否是最大的，入射光功率通过红外探测器来读取；旋转电机以2°步距角控制线偏振器旋转一周，红外探测器记录每个偏振方向入射光功率，之后经过比较，自动将线偏振器旋转至入射光功率最大的偏振方向，即部分偏振光的幅值最大光矢量方向上。
7.根据权利要求1所述的一种偏振调控增强成像信噪比的近红外成像系统，其特征是所述AI图像处理模块基于深度学习的机器视觉算法，识别需要检测的图像区域，分析并标记被测器件存在的问题；所述识别需要检测图像区域，包括采用基于深度学习的机器视觉算法YOLOv5识别需要检测的图像区域，具体实现流程如下：
1.搭建python开发环境；
2.收集并准备标准数据图；
3.训练YOLO模型，利用“labelimg”工具对标准数据图进行标注，标注所需要的检测的区域，并导出训练样本；
4.测试模型，使用训练好的模型处理测试样本中的图像，分析识别的效果，若识别效果较好，则采用此模型进行检测区域的图像识别，若效果不佳则重复流程2-3。
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