CN116412913B - 一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法，属于偏振探测领域，包括天空偏振探测系统、第一旋转控制系统、海面耀斑探测系统、第二旋转控制系统、海面耀斑抑制系统、第三旋转控制系统和计算机数据处理系统。利用天空偏振探测系统获得携带偏振信息的天空图像，经处理得到天空偏振度、偏振角图像，计算出太阳位置。海面耀斑抑制系统明确太阳位置后，改变探测器的方位角、高度角，一定程度上可以避免耀斑，海面耀斑抑制系统获取耀斑偏振图像，经处理得到海面耀斑的偏振角图像，通过旋转偏振片法，使得偏振片的检偏方向与其耀斑主要偏振方向垂直，对耀斑进行抑制。本发明能够实现天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测，提高探测空间和效率。

Description

一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法

技术领域

本发明属于偏振探测领域，具体涉及一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法。

背景技术

太阳光通过水面的镜面反射形成海面耀斑，海面耀斑是影响海洋数据探测的重要因素之一，而且在受影响的中心区域，海面耀斑的强度非常大，造成光学图像的质量损失是巨大的，从而严重影响对海面目标的探测。随着各种航空行动、海面观测活动的展开，海面耀斑的抑制方法得到了发展。

针对海面耀斑抑制方法有很多种，其中最常见的是通过估计海面耀光辐射，在探测器接收到的光辐射总量的占比，然后再从接收到的信号中减去耀光信号来抑制耀光对数据的影响，但该方法计算量非常大，工作效率低。

发明内容

针对在对海上目标进行探测时，太阳经海面反射后形成耀斑，耀斑会使探测图像失真，影响实验结果，本发明的目的是为了对耀斑进行抑制，提供了一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：

本发明提出了一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统，包括天空偏振探测系统、第一旋转控制系统、海面耀斑探测系统、第二旋转控制系统、海面耀斑抑制系统、第三旋转控制系统和计算机数据处理系统；

所述天空偏振探测系统设置在第一旋转控制系统上，天空偏振探测系统包括第一偏振片、鱼眼镜头、第一遮光桶和第一CCD相机，第一偏振片嵌入第一遮光桶上并位于天空偏振探测系统最前端，鱼眼镜头和第一CCD相机位于第一遮光桶内部，并顺次设置在第一偏振片的出射光路上，太阳光经过大气散射后进入第一偏振片经过鱼眼镜头后射向第一CCD相机，得到天空偏振图像；

所述第一旋转控制系统包括第一水平转台和第一步进电机，第一步进电机的输出端与第一水平转台连接，用于驱动第一水平转台旋转；

所述海面耀斑探测系统设置在第二旋转控制系统上，海面耀斑探测系统包括用于探测海面耀斑的探测器，根据太阳位置改变探测器的高度角和方位角来回避海面耀斑；

所述第二旋转控制系统包括全方位转台、第二步进电机和第三步进电机，第二步进电机和第三步进电机分别位于全方位转台右侧和左侧，并与全方位转台相连，第二步进电机用于控制全方位转台在水平方向上旋转0°至360°，第三步进电机用于控制全方位转台在竖直方向上旋转0°至90°，全方位转台带动海面耀斑探测系统对海面耀斑进行全方位探测；

所述海面耀斑抑制系统设置在第三旋转控制系统上，海面耀斑抑制系统包括第二偏振片、第二遮光桶和第二CCD相机，第二偏振片嵌入第二遮光桶上并位于海面耀斑抑制系统的最前端；第二CCD相机位于第二遮光桶内，并置于第二偏振片出射光路上，太阳光经过海面镜面反射后反射光进入第二偏振片后射向第二CCD相机，得到耀斑偏振图像；

所述第三旋转控制系统包括第二水平转台和第四步进电机，第四步进电机的输出端与第二水平转台连接，用于驱动第二水平转台旋转；

所述计算机数据处理系统分别与天空偏振探测系统、第一旋转控制系统、海面耀斑探测系统、第二旋转控制系统、海面耀斑抑制系统和第三旋转控制系统连接。

进一步，所述天空偏振探测系统中的第一遮光桶位于第一水平转台上。

进一步，所述海面耀斑抑制系统中的第二遮光桶设置在第二水平转台上。

本发明还提出了一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测方法，该方法基于所述的天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统进行操作，具体包括如下步骤：

步骤一、旋转天空偏振探测系统中的第一偏振片的透光轴使其与鱼眼镜头的光轴方向平行，拍摄此时偏振方向为0°的天空图像，得到此时光强信息；

步骤二、设置第一旋转控制系统中的第一步进电机的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第一水平转台与第一遮光桶上的第一偏振片同步旋转45°、90°，分别拍摄两个偏振方向的天空图像，得到此时光强信息、/>；将/>、、/>分别代入公式(1)；

(1)

其中是偏振片主透光轴与参考轴之间的夹角、/>取0°、45°、90°，/>是出射总光强、[/>，/>，/>，V]^T是入射Stokes矢量，因天空中圆偏振光占比很小，所以V在此忽略不计；根据公式(1)可知获得三个偏振方向的天空图像，天空图像每一点的灰度值代表光强信息，根据公式(4)计算出天空Stokes矢量；

由公式(2)和公式(3)，根据Stokes矢量计算出天空偏振度、天空偏振角；

(2)

(3)

其中，DOP表示偏振度，AOP表示偏振角；

(4)

步骤三、根据瑞利散射模型，天空DOP图像沿太阳子午线对称，太阳位置的偏振度最小，并且偏振度沿太阳子午线以同心圆的方式渐增，在与太阳角距90°的位置达到偏振度最大，而朝向太阳方向的偏振度最小；当太阳在天空偏振探测系统的成像范围内，则太阳位置即为DOP图像中DOP最小值的位置，当太阳不在天空偏振探测系统的成像范围内，DOP最小值数据点不在是太阳位置处，此时利用Matlab来提取天空DOP模式对称轴，对称轴即太阳子午线，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，梯度方向即太阳子午线的方向，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，选取太阳子午线上DOP最大值数据点，DOP最大值在太阳角距90°的位置，由此确定太阳位置；

步骤四、在平静海面探测时，通过步骤三明确太阳位置后，此时利用第二旋转控制系统来调整海面耀斑探测系统中探测海面耀斑的探测器的位置，使其探测天顶角、太阳-探测器相对方位角与反射率最大所对应的太阳角度远离，以此进行海面目标探测，达到回避海面耀斑；

步骤五、在粗糙海面探测时，采用海面耀斑抑制系统来进行耀斑抑制；旋转海面耀斑抑制系统中的第二偏振片（501），使其透光轴与第二CCD相机镜头的光轴平行，此时海面耀斑偏振图像的平均灰度值为；

步骤六、设置第三旋转控制系统中的第四步进电机的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第二水平转台与第二遮光桶上的偏振片同步旋转45°、90°，分别拍摄此时海面耀斑偏振图像，此时得到的两个偏振方向的海面耀斑偏振图像的灰度平均值分别为、/>，此时得到三个不同偏振方向的海面耀斑偏振图像的平均灰度值；

根据公式(5)计算出海面耀斑的Stokes矢量；

(5)

其中，，再根据公式(2)和公式(3)计算出海面耀斑的DOP和AOP，此时海面耀斑AOP为耀斑主要偏振方向，将计算结果保存到计算机数据处理系统中；

步骤七、根据步骤六中得到的耀斑主要偏振方向，调整第三旋转控制系统中的第四步进电机步长，使第二水平转台带动第二遮光桶上的第二偏振片旋转至与耀斑主要偏振方向正交的位置，以此达到对海面海面耀斑抑制。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

1、本发明提供了一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统及方法，实现天空偏振模式与海面耀斑双向探测，提高探测空间和效率；

2、为了尽量减小实验误差，本发明改善了普通的旋转波片的方法，使用电控，从而减小机械误差；

3、天空偏振探测系统不仅可以获取天空偏振模式还可以根据这种模式精准确定太阳位置；

4、海面耀斑探测系统与海面耀斑抑制系统是两个针对不同海面独立运作的系统，不同海面采用不同系统，提高工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

图1为天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统的示意图。

图中各标记如下：1-天空偏振探测系统；101-第一偏振片；102-鱼眼镜头；103-第一遮光桶；104-第一CCD相机；2-第一旋转控制系统；201-第一水平转台；202-第一步进电机；3-海面耀斑探测系统；4-第二旋转控制系统；401-全方位转台；402-第二步进电机；403-第三步进电机；5-海面耀斑抑制系统；501-第二偏振片；502-第二遮光桶；503-第二CCD相机；6-第三旋转控制系统；601-第二水平转台；602-第四步进电机；7-计算机数据处理系统。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面结合本发明的实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚完整地描述。显然，本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，限定有“第一”、“第二”、“第三”和“第四”的特征并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

如图1所示，一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统，包括天空偏振探测系统1、第一旋转控制系统2、海面耀斑探测系统3、第二旋转控制系统4、海面耀斑抑制系统5、第三旋转控制系统6和计算机数据处理系统7。

所述天空偏振探测系统1位于基板上方，天空偏振探测系统1包括第一偏振片101、鱼眼镜头102、第一遮光桶103和第一CCD相机104，第一偏振片101嵌入第一遮光桶103上并位于天空偏振探测系统1最前端，鱼眼镜头102和第一CCD相机104位于第一遮光桶103内部，并顺次设置在第一偏振片101的出射光路上；第一偏振片101用于改变进入鱼眼镜头102光的偏振态，第一遮光桶103用于避免杂散光进入第一CCD相机104；太阳光经过大气散射后进入第一偏振片101经过鱼眼镜头102后进入第一CCD相机104，获取天空偏振图像。

(1)

其中是偏振片主透光轴与参考轴之间的夹角、/>是出射总光强、[/>，/>，/>，V]^T是入射Stokes矢量，因天空中圆偏振光占比很小，所以V在此忽略不计。根据公式(1)可知获得三个偏振方向的天空图像，天空图像每一点的灰度值代表光强信息，就可计算出入射Stokes矢量；由公式(2)和公式(3)根据Stokes矢量计算出天空偏振度、天空偏振角；

(2)

(3)

其中，DOP表示偏振度；AOP表示偏振角；

根据瑞利散射模型，天空DOP图像沿太阳子午线对称，并且太阳位置的偏振度最小，随着空间位置以同心圆的方式渐增，在与太阳角距90°的位置达到偏振度最大；当太阳在天空偏振探测系统1的成像范围内，则太阳位置即为DOP图像中DOP最小值的位置；当太阳不在天空偏振探测系统1的成像范围内，DOP最小值数据点不在是太阳位置处，此时利用Matlab来提取天空DOP模式对称轴，对称轴即太阳子午线，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，选取太阳子午线上DOP最大值数据点，DOP最大值在太阳角距90°的位置，由此确定太阳位置。

所述第一旋转控制系统2包括第一水平转台201和第一步进电机202，所述天空偏振探测系统1中第一遮光桶103位于第一水平转台201上，第一步进电机202位于第一水平转台201的左侧，调制第一步进电机202步长，控制第一水平转台201带动第一遮光桶103旋转，从而进一步带动第一偏振片101旋转。

所述海面耀斑探测系统3包括用于探测海面耀斑的探测器，海面耀斑探测系统3设置在第二旋转控制系统4上，根据所述天空偏振探测系统1获取太阳位置后，改变探测器的高度角和方位角来回避海面耀斑。在平静海面探测时，已知太阳天顶角条件下，在观测天顶角与太阳天顶角相等的角度，太阳-探测器的相对方位角为180°下，反射率达到最大。通过所述天空偏振探测系统1明确太阳位置后，此时利用第二旋转控制系统4来调整海面耀斑探测系统3中探测器的位置，使其探测天顶角、太阳-探测器相对方位角与所述反射率最大所对应的太阳角度远离，以此进行海面目标探测，达到回避海面耀斑效果。

所述第二旋转控制系统4包括全方位转台401、第二步进电机402和第三步进电机403，第二步进电机402和第三步进电机403分别位于全方位转台401右侧和左侧并与全方位转台401相连，第二步进电机402用于控制全方位转台401水平方向0°至360°旋转，第三步进电机403用于控制全方位转台401竖直方向0°至90°旋转，全方位转台401带动海面耀斑探测系统3对海面耀斑进行全方位探测。

所述海面耀斑抑制系统5包括第二偏振片501、第二遮光桶502和第二CCD相机503，第二偏振片501嵌入第二遮光桶502上并位于海面耀斑抑制系统5的最前端；第二CCD相机503位于第二遮光桶502内，并置于第二偏振片501出射光路上；第二偏振片501改变进入第二CCD相机503偏振态，第二遮光桶502用于避免杂散光进入第二CCD相机503。太阳光经过海面镜面反射后反射光进入第二偏振片501后进入第二CCD相机503，获取三个不同偏振方向的海面耀斑偏振图像，海面耀斑偏振图像平均灰度值代表光强信息，根据公式(1)计算出海面耀斑的Stokes矢量，再根据公式(2)和公式(3)，计算出海面耀斑DOP、AOP，此时海面耀斑AOP为耀斑主要偏振方向；将计算结果传到计算机数据处理系统7记录保存，将第二偏振片501旋转到与耀斑主要偏振方向垂直，以此来达到对海面耀斑的进一步抑制。在粗糙海面时，太阳无论处在任何位置，海面上都存在无数个小斑点，海面耀斑探测系统3回避海面耀斑效果较差，此时海面耀斑抑制系统5运用偏振手段抑制海面耀斑。

所述第三旋转控制系统6包括第二水平转台601和第四步进电机602，第四步进电机602位于第二水平转台601右侧并于其相连。当所述海面耀斑抑制系统5计算出耀斑主要偏振方向后，计算机数据处理系统7将控制第四步进电机602使其带动第二遮光桶502旋转，进一步带动第二偏振片501旋转到与耀斑主要偏振方向垂直位置。

所述计算机数据处理系统7分别与天空偏振探测系统1、第一旋转控制系统2、海面耀斑探测系统3、第二旋转控制系统4、海面耀斑抑制系统5和第三旋转控制系统6连接，天空偏振探测系统1、第一旋转控制系统2、海面耀斑探测系统3、第二旋转控制系统4、海面耀斑抑制系统5和第三旋转控制系统6采集到的信息传输至计算机数据处理系统7，同时计算机数据处理系统7向第一旋转控制系统2、第二旋转控制系统4、第三旋转控制系统6发出旋转指令。

进一步，海面耀斑探测系统3与海面耀斑抑制系统5是两个分别在平静、粗糙不同海面情况下独立运作的系统，对不同海面采用不同系统，提高工作效率。

天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测方法，该方法基于所述的天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统进行操作，具体包括如下步骤：

步骤一、旋转天空偏振探测系统1中的第一偏振片101的透光轴使其与鱼眼镜头102的光轴方向平行，拍摄此时偏振方向为0°的天空图像，得到此时光强信息；

步骤二、设置第一旋转控制系统2中的第一步进电机202的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第一水平转台201与第一遮光桶103上的第一偏振片101同步旋转45°、90°，分别拍摄两个偏振方向的天空图像，得到此时光强信息、/>，将/>、/>、/>带入公式(1)中化简得到如下公式(4)，

(4)

此时Stokes矢量根据公式(4)得出，根据公式(2)和公式(3)求出天空DOP图像和天空AOP图像；

步骤三、根据瑞利散射模型，天空DOP图像沿太阳子午线对称，太阳位置的偏振度最小，并且偏振度沿太阳子午线以同心圆的方式渐增，在与太阳角距90°的位置达到偏振度最大，而朝向太阳方向的偏振度最小；当太阳在天空偏振探测系统1的成像范围内，则太阳位置即为DOP图像中DOP最小值的位置，当太阳不在天空偏振探测系统1的成像范围内，DOP最小值数据点不在是太阳位置处，提取天空DOP模式的对称轴，对称轴即太阳子午线，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，选取太阳子午线上DOP最大值数据点，DOP最大值在太阳角距90°的位置，由此确定太阳位置；

步骤四、在平静海面探测时，通过步骤三明确太阳位置后，此时利用第二旋转控制系统4来调整海面耀斑探测系统3中探测海面耀斑的探测器的位置，选择反应灵敏，成像速度快的探测器，本实施例探测器选用TD1-CMOS相机，使其探测天顶角、太阳-TD1-CMOS相机相对方位角与反射率最大所对应的太阳角度远离，以此进行海面目标探测，达到回避海面耀斑；

步骤五、在粗糙海面探测时，此时海面上存在许多小斑点，步骤四中回避海面耀斑的方法效果不太明显，此时采用海面耀斑抑制系统5来进行耀斑抑制；旋转海面耀斑抑制系统5中的第二偏振片501，使其透光轴与第二CCD相机503镜头的光轴平行，拍摄此时海面耀斑图像，此时海面耀斑偏振图像的平均灰度值为；

步骤六、设置第三旋转控制系统6中的第四步进电机602的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第二水平转台601与第二遮光桶502上的偏振片同步旋转45°、90°，分别拍摄此时海面耀斑偏振图像，此时得到的两个偏振方向的海面耀斑偏振图像的灰度平均值分别为，此时得到三个不同偏振方向的海面耀斑偏振图像的平均灰度值，根据公式(5)计算出海面耀斑的Stokes矢量；

(5)

再根据公式(2)和公式(3)计算出海面耀斑的DOP和AOP，此时海面耀斑AOP为耀斑主要偏振方向，将计算结果保存到计算机数据处理系统7中；

步骤七、根据步骤六中得到的耀斑主要偏振方向，调整第三旋转控制系统6中的第四步进电机602步长，使第二水平转台601带动第二遮光桶502上的第二偏振片501旋转至与海面耀斑AOP正交的位置，以此达到对海面海面耀斑抑制。

需要强调的是，上述各个器件就单体而言，其实现各自应实现功能的具体结构在现有技术中已经存在，各个器件进行工作处理时所涉及的协议、软件或程序也在现有技术中已经存在，本领域人员已充分知晓。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地解释本发明所作的举例，并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统，其特征在于，包括天空偏振探测系统（1）、第一旋转控制系统（2）、海面耀斑探测系统（3）、第二旋转控制系统（4）、海面耀斑抑制系统（5）、第三旋转控制系统（6）和计算机数据处理系统（7）；

所述天空偏振探测系统（1）设置在第一旋转控制系统（2）上，天空偏振探测系统（1）包括第一偏振片（101）、鱼眼镜头（102）、第一遮光桶（103）和第一CCD相机（104），第一偏振片（101）嵌入第一遮光桶（103）上并位于天空偏振探测系统（1）最前端，鱼眼镜头（102）和第一CCD相机（104）位于第一遮光桶（103）内部，并顺次设置在第一偏振片（101）的出射光路上，太阳光经过大气散射后进入第一偏振片（101）经过鱼眼镜头（102）后射向第一CCD相机（104），得到天空偏振图像；

所述第一旋转控制系统（2）包括第一水平转台（201）和第一步进电机（202），第一步进电机（202）的输出端与第一水平转台（201）连接，用于驱动第一水平转台（201）旋转；

所述海面耀斑探测系统（3）设置在第二旋转控制系统（4）上，海面耀斑探测系统（3）包括用于探测海面耀斑的探测器，根据太阳位置改变探测器的高度角和方位角来回避海面耀斑；

所述第二旋转控制系统（4）包括全方位转台（401）、第二步进电机（402）和第三步进电机（403），第二步进电机（402）和第三步进电机（403）分别位于全方位转台（401）右侧和左侧，并与全方位转台（401）相连，第二步进电机（402）用于控制全方位转台（401）在水平方向上旋转0°至360°，第三步进电机（403）用于控制全方位转台（401）在竖直方向上旋转0°至90°，全方位转台（401）带动海面耀斑探测系统（3）对海面耀斑进行全方位探测；

所述海面耀斑抑制系统（5）设置在第三旋转控制系统（6）上，海面耀斑抑制系统（5）包括第二偏振片（501）、第二遮光桶（502）和第二CCD相机（503），第二偏振片（501）嵌入第二遮光桶（502）上并位于海面耀斑抑制系统（5）的最前端；第二CCD相机（503）位于第二遮光桶（502）内，并置于第二偏振片（501）出射光路上，太阳光经过海面镜面反射后反射光进入第二偏振片（501）后射向第二CCD相机（503），得到耀斑偏振图像；

所述第三旋转控制系统（6）包括第二水平转台（601）和第四步进电机（602），

第四步进电机（602）的输出端与第二水平转台（601）连接，用于驱动第二水平转台（601）旋转；

所述计算机数据处理系统（7）分别与天空偏振探测系统（1）、第一旋转控制系统（2）、海面耀斑探测系统（3）、第二旋转控制系统（4）、海面耀斑抑制系统（5）和第三旋转控制系统（6）连接。

2.根据权利要求1所述的天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统，其特征在于：所述天空偏振探测系统（1）中的第一遮光桶（103）位于第一水平转台（201）上。

3.根据权利要求1所述的天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统，其特征在于：所述海面耀斑抑制系统（5）中的第二遮光桶（502）设置在第二水平转台（601）上。

4.天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1、2或3所述的天空偏振模式与海面抑制耀斑双向探测系统进行操作，具体包括如下步骤：

步骤一、旋转天空偏振探测系统（1）中的第一偏振片（101）的透光轴使其与鱼眼镜头（102）的光轴方向平行，拍摄此时偏振方向为0°的天空图像，得到此时光强信息；

步骤二、设置第一旋转控制系统（2）中的第一步进电机（202）的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第一水平转台（201）与第一遮光桶（103）上的第一偏振片（101）同步旋转45°、90°，分别拍摄两个偏振方向的天空图像，得到此时光强信息、；将/>、/>、/>分别代入公式(1)；

(1)

其中是偏振片主透光轴与参考轴之间的夹角、/>取0°、45°、90°，/>是出射总光强、[/>，/>，/>，V]^T是入射Stokes矢量，因天空中圆偏振光占比很小，所以V在此忽略不计；根据公式(1)可知获得三个偏振方向的天空图像，天空图像每一点的灰度值代表光强信息，根据公式(4)计算出天空Stokes矢量；

由公式(2)和公式(3)，根据Stokes矢量计算出天空偏振度、天空偏振角；

(2)

(3)

其中，DOP表示偏振度，AOP表示偏振角；

(4)

步骤三、根据瑞利散射模型，天空DOP图像沿太阳子午线对称，太阳位置的偏振度最小，并且偏振度沿太阳子午线以同心圆的方式渐增，在与太阳角距90°的位置达到偏振度最大，而朝向太阳方向的偏振度最小；当太阳在天空偏振探测系统（1）的成像范围内，则太阳位置即为DOP图像中DOP最小值的位置，当太阳不在天空偏振探测系统（1）的成像范围内，DOP最小值数据点不在是太阳位置处，此时利用Matlab来提取天空DOP模式对称轴，对称轴即太阳子午线，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，梯度方向即太阳子午线的方向，根据太阳子午线的方向确定太阳方位角，选取太阳子午线上DOP最大值数据点，DOP最大值在太阳角距90°的位置，由此确定太阳位置；

步骤四、在平静海面探测时，通过步骤三明确太阳位置后，此时利用第二旋转控制系统（4）来调整海面耀斑探测系统（3）中探测海面耀斑的探测器的位置，使其探测天顶角、太阳-探测器相对方位角与反射率最大所对应的太阳角度远离，以此进行海面目标探测，达到回避海面耀斑；

步骤五、在粗糙海面探测时，采用海面耀斑抑制系统（5）来进行耀斑抑制；旋转海面耀斑抑制系统（5）中的第二偏振片（501），使其透光轴与第二CCD相机（503）镜头的光轴平行，此时海面耀斑偏振图像的平均灰度值为；

步骤六、设置第三旋转控制系统（6）中的第四步进电机（602）的步数为二十四，每一步转动15°，当转动三步、六步时，第二水平转台（601）与第二遮光桶（502）上的偏振片同步旋转45°、90°，分别拍摄此时海面耀斑偏振图像，此时得到的两个偏振方向的海面耀斑偏振图像的灰度平均值分别为、/>，此时得到三个不同偏振方向的海面耀斑偏振图像的平均灰度值；

根据公式(5)计算出海面耀斑的Stokes矢量；

(5)

其中，，再根据公式(2)和公式(3)计算出海面耀斑的DOP和AOP，此时海面耀斑AOP为耀斑主要偏振方向，将计算结果保存到计算机数据处理系统（7）中；

步骤七、根据步骤六中得到的耀斑主要偏振方向，调整第三旋转控制系统（6）中的第四步进电机（602）步长，使第二水平转台（601）带动第二遮光桶（502）上的第二偏振片（501）旋转至与耀斑主要偏振方向正交的位置，以此达到对海面海面耀斑抑制。