专利名称：多角度测量物体偏振特性的装置及该装置实现多角度物体偏振特性的测量方法
技术领域：
本发明具体涉及一种测量目标自身红外辐射偏振信息，以及目标偏振信息随观测角度和温度变化的装置，属于红外技术领域、空间遥感领域和图像处理领域。
背景技术：
人造物体在反射和发射电磁波的过程中都会产生偏振特性，这一特性是由物体自身性质，例如表面粗糙度和光学基本定律决定的。斯托克斯(Stokes)矢量，是用来描述物体辐射电磁波偏振态的矢量。斯托克斯矢量由四个斯托克斯参量来描述光的偏振信息和辐射强度信息:
权利要求
1.多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，它由加热模块、转动模块、数据采集模块和数据处理模块组成； 所述的加热模块由自动恒温加热装置(I)和可调整角度样品支架(2)组成；所述的转动模块由电控旋转台(3)和步进电机控制器(4)组成；所述的数据采集模块由升降台(5)、偏振热像仪(6)和滑道(7)组成；所述的数据处理模块是计算机(8)； 所述的自动恒温加热装置(I)为圆台，所述的可调整角度样品支架(2)固定在自动恒温加热装置(I)的上表面的中心位置，所述的自动恒温加热装置(I)固定在电控旋转台(3)的固定部上，滑道(7)的滑轨为直线型滑轨，所述的直线型滑轨一端与电控旋转台(3)的旋转部的侧壁固定连接，并且该直线型滑轨的中心延长线与电控旋转台(3)的旋转中心相交；滑道(7)的滑块上表面固定有升降台(5)，所述的升降台(5)的台面上固定有偏振热像仪(6)，所述的偏振热像仪(6)的光轴与电控旋转台(3)的旋转轴的延长线相交，所述的偏振热像仪(6)的数据信号输出端与计算机(8)的数据信号输入端连接，所述的计算机(8)的旋转台控制信号输出端与电控旋转台(3)的控制信号输入端连接，所述的计算机(8)的加热制信号输出端与自动恒温加热装置(I)的控制信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，所述的自动恒温加热装置(I)为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性装置，其特征在于，所述的升降台(5)的台面沿竖直方向上下移动，使偏振热像仪(6)的光轴距滑道(7)的垂直高度大于等于自动恒温加热装置(I)的上表面距滑道(7)的垂直高度。
4.根据权利要求3所述的多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，所述的偏振热像仪(6)的偏振片同时设有O。、60°和120°三个偏振方向。
5.采用权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性的装置实现多角度物体偏振特性的测量方法，其特征在于，该方法如下: 首先，通过调整偏振热像仪(6)的角度，使偏振热像仪(6)的光轴与自动恒温加热装置(I)的中心轴线相交于一点，其次，将测试样品放置在可调整角度样品支架(2)上，然后通过计算机(8)对自动恒温加热装置(I)进行控制，使测试样品的温度保持某一固定温度后，再通过计算机(8)控制步进电机控制器(4)并带动电控旋转台(3)做360度旋转,从而带动偏振热像仪(6)作圆周运动，在偏振热像仪(6)作圆周运动的过程中，计算机(8)连续采集偏振热像仪(6)测量获得测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息、以及相应的电控旋转台3的旋转角度，该旋转角度即为采集所述强度信息对应的探测角度，计算机(8)对每次采集的测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息进行数据处理，获得测试样品的斯托克斯矢量、线偏振度和偏振方向角信息，并将所获得的测试样品的斯托克斯矢量、线偏振度和偏振方向角信息与相应的探测角度作为一组数据。。
6.根据权利要求5所述的多角度物体偏振特性的测量方法，其特征在于，所述的计算机(8)对每次采集的测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息进行数据处理的过程如下: 偏振热像仪(6)探测到的光强I’( Θ )可用(3)式表示: I’( Θ ) = (I+Qcos2 Θ+Usin2 Θ )/2(3) 式中:1’( Θ )表示测试样品辐射在Θ方向上的辐射量；θ表不偏振热像仪(6)内偏振片的透光轴方向相对于水平方向的夹角； I表不测试样品福射总光强； Q表不水平与垂直方向光强差； U表不45°方向线偏振光强差； 偏振热像仪(6)探测到得到I，(0)、1，(60)和I，(120)的辐射强度，通过公式(4)可计算得到1、Q和U三个量；
全文摘要
多角度测量物体偏振特性的装置及该装置实现多角度物体偏振特性的测量方法，属于红外技术领域、空间遥感领域和图像处理领域；本发明的目的是为了解决现有测量物体偏振特性的装置测量方向单一的问题，通过计算机控制步进电机控制器来带动电控旋转台旋转，从而带动偏振热像仪作圆周运动，在偏振热像仪作圆周运动的过程中，计算机连续采集偏振热像仪测量获得测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息，计算机对每次获得测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息进行数据处理，得到测试样品的斯托克斯矢量、线偏振度和偏振方向角等信息；本发明主要用途是识别目标的判断观测目标的姿态。
文档编号G01J4/00GK103196561SQ201310110940
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者周程灏, 王治乐, 张寅 , 关皓文, 巩晋南, 赵晓 申请人:哈尔滨工业大学