PL212034B1 - Sposób i urządzenie do spektralno-polaryzacyjnej akwizycji obrazu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do spektralno-polaryzacyjnej akwizycji obrazu, znajdujące zastosowanie w spektralno-polaryzacyjnej analizie obrazów.

Znany z Applied Optics vol.41, nr.7, pp. 1291-1296, 2002 r. konwencjonalny sposób polaryzacyjnej akwizycji obrazów polega na tym, że światło przechodzące lub odbite od powierzchni analizowanych przedmiotów, które zanurzone są w silnie rozpraszającym światło ośrodku, kieruje się na przetwornik CCD kamery cyfrowej poprzez obrotowy liniowy polaryzator i rejestruje uzyskany obraz, a następnie obraca się wyżej wymieniony polaryzator o 90° i rejestruje się uzyskany obraz ponownie. Po złożeniu obu tych obrazów za pomocą techniki komputerowej, tworzy się wyraźny obraz analizowanych przedmiotów na jednorodnym tle ośrodka, w którym się one znajdowały.

Inny sposób przedstawiony w wyżej wymienionym artykule polega na skierowaniu przechodzącego lub odbitego od analizowanych przedmiotów światła na układ soczewek, który rzutuje ich obraz na wielodomenową mikropolaryzacyjną strukturę ciekłokrystaliczną, a pośrednio na przetwornik CCD cyfrowej kamery poprzez polaryzator. Obraz analizowanych przedmiotów jest sumą obrazów uzyskanych z poszczególnych domen o jednakowej polaryzacji i domen o polaryzacji do niej prostopadłej i ma znacznie gorszą jakość od uzyskanego sposobem konwencjonalnym ze względu na małą około 25% transmisję światła przez mikropolaryzacyjną strukturę i rozmycie krawędzi przedmiotów poprzez dyfrakcję światła na domenach.

Układ do realizacji pierwszego sposobu składa się z obrotowego liniowego polaryzatora oraz cyfrowej kamery.

Układ do realizacji drugiego sposobu składa się z systemu soczewek, wielodomenowej mikropolaryzacyjnej struktury ciekłokrystalicznej, polaryzatora i cyfrowej kamery.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że światło o wybranej długości fali oraz polaryzacji, a następnie o polaryzacji do niej prostopadłej, przechodzące lub odbite od analizowanych przedmiotów i otaczającego ich ośrodka przepuszcza się przez ciekłokrystaliczny filtr spektralno-polaryzacyjny, który to filtr automatycznie rozpoznaje kierunek wektora polaryzacji padającego światła i samoczynnie wybiera obszary jego maksymalnej i minimalnej transmisji, a następnie kieruje się na przetwornik CCD kamery cyfrowej poprzez polaryzator i rejestruje uzyskane obrazy. Filtr ten wykonuje się z ciekłego kryształu nematycznego o współczynniku dwójłomności nie mniejszym od 0,35 i orientacji zmieniającej się od planarnej przy jednej powierzchni porządkującej filtra do homeotropowej przy drugiej jego powierzchni, lub o orientacji zmieniającej się od planarnej przy jednej powierzchni porządkującej filtra do kołowej przy drugiej jego powierzchni.

Istotą urządzenia do polaryzacyjno-spektralnej akwizycji obrazu jest to, że posiada ciekłokrystaliczny filtr spektralno-polaryzacyjny, który umieszczony jest pomiędzy filtrem pasmowo-przepustowym, a polaryzatorem liniowym.

Sposób według wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, w którym światło odbite od analizowanych przedmiotów oraz otaczającego ich ośrodka kieruje się na przetwornik CCD kamery cyfrowej poprzez sterowany elektrycznie ciekłokrystaliczny filtr półfalowy, który przy zerowym napięciu sterującym przepuszcza światło o określonej polaryzacji, a przy ustalonym napięciu sterującym, polaryzację do poprzedniej prostopadłą, filtr pasmowo-przepustowy, który przepuszcza światło o jednej długości fali, ciekłokrystaliczny filtr spektralno-polaryzacyjny, który to filtr tworzy się z ciekłego kryształu o współczynniku dwójłomności 0,35 i orientacji zmieniającej się od planarnej przy jednej powierzchni porządkującej filtra do homeotropowej przy drugiej jego powierzchni oraz polaryzator. Filtr spektralno-polaryzacyjny automatycznie rozpoznaje kierunek wektora polaryzacji padającego światła i samoczynnie wybiera obszary jego maksymalnej i minimalnej transmisji. Obszary maksymalnej i minimalnej transmisji zależą również silnie od długości padającego na filtr światła i pozwalają na wyróżnienie barwy badanego przedmiotu przy ustalonej jego polaryzacji.

W zależności od tego jaki kąt tworzą ze sobą wektor polaryzacji odfiltrowany ze strumienia światła odbitego od badanego przedmiotu i wektor polaryzacji polaryzatora uzyskuje się odpowiedni obraz badanego przedmiotu.

Obrazy badanych przedmiotów i otaczającego ich ośrodka uzyskane proponowanym sposobem przy zerowym napięciu sterującym filtra półfalowego, a następnie napięciu, które powoduje obrót wektora polaryzacji padającego światła o kąt 90 stopni, wykorzystywane są do ich polaryzacyjnej analizy czyli do wydobycia tych przedmiotów z tła i ich zarejestrowania.

PL 212 034 B1

Istota urządzenia do spektralno-polaryzacyjnej akwizycji obrazu zostanie przedstawione w przykładzie wykonania na rysunkach na których fig. 1 przedstawia schemat urządzenia, a fig. 2 sposób uporządkowania ciekłego kryształu w filtrze spektralno-polaryzacyjnym.

Urządzenie to składa się z ciekłokrystalicznego filtra półfalowego sterowanego elektrycznie 1, filtra pasmowo-przepustowego 2, ciekłokrystalicznego filtra spektralno-polaryzacyjnego 3, polaryzatora 4, i cyfrowej kamery 5.

Podstawową zaletą proponowanego sposobu jest to, że nie wymaga mechanicznego sterowania polaryzatorów i umożliwia analizę badanych przedmiotów pod względem ich barwy.

Claims (4)

1. Sposób spektralno-polaryzacyjnej akwizycji obrazu polegający na tym, że światło przechodzące lub odbite od analizowanych przedmiotów i otaczającego ich ośrodka przepuszcza się kolejno przez ciekłokrystaliczny filtr półfalowy sterowany elektrycznie, filtr pasmowo-przepustowy, który przepuszcza światło o wybranej długości fali, liniowy polaryzator i cyfrową kamerę, która rejestruje uzyskane obrazy, znamienny tym, że pomiędzy filtrem pasmowo-przepustowym (2) i liniowym polaryzatorem (4) umieszcza się ciekłokrystaliczny filtr spektralno-polaryzacyjny (3), który to filtr automatycznie rozpoznaje kierunek wektora polaryzacji padającego światła i samoczynnie wybiera obszary jego maksymalnej i minimalnej transmisji, a następnie rejestruje się uzyskane obrazy, kolejno przy zerowym napięciu zasilającym ciekłokrystaliczny filtr półfalowy (1) oraz przy napięciu, które to napięcie powoduje obrócenie wektora polaryzacji padającego na ten filtr światła o 90°.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że filtr spektralno-polaryzacyjny (3) wykonuje się z ciekłego kryształu nematycznego o współczynniku dwójłomności nie mniejszej od 0,35 i orientacji zmieniającej się od planarnej przy jednej powierzchni porządkującej filtra do homeotropowej przy drugiej jego powierzchni.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że filtr spektralno-polaryzacyjny (3) wykonuje się z ciekłego kryształu nematycznego o współczynniku dwójłomności nie mniejszej od 0,35 i orientacji zmieniającej się od planarnej przy jednej powierzchni porządkującej filtra do kołowej przy drugiej jego powierzchni.

4. Urządzenia do spektralno-polaryzacyjnej akwizycji obrazu posiadające ustawione kolejno od strony padającego światła, ciekłokrystaliczny filtr półfalowy sterowany elektrycznie, filtr pasmowoprzepustowy, liniowy polaryzator i cyfrową kamerę znamienny tym, że posiada ciekłokrystaliczny filtr spektralno-polaryzacyjny (3), który umieszczony jest między filtrem pasmowo-przepustowym (2), a polaryzatorem liniowym (4).