一种偏振成像测量的水下目标探测系统的制作方法

本发明属于测量设备技术领域，具体涉及一种偏振成像测量的水下目标探测系统。

背景技术：

水下目标是海洋勘探中广泛研究的对象。对水下目标的打捞需要对其进行精确的定位，同时水下目标也是影响水上环境的重要要素。当发现水下目标时，有必要对其进行精确测量，确定最小深度，确保水环境的安全。

水下目标探测在海洋领域具有重大的军事和民用价值，对水下目标进行信息获取与融合处理为遥感技术的一项重要内容，而当前模拟水下目标探测系统，设置较为简单，仅有单一探测设备、水箱、光源构成，对水下目标探测，获取的数据源单一，几何观测角度受限，导致了水下目标探测信息量欠缺，相对几何观测方位研究匮乏。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提出的上述技术问题，本发明提出一种偏振成像测量的水下目标探测系统，本发明可获取多维度光参量信息，包含了水体与探测目标的全斯托克斯矢量信息。入射光源与偏振成像测量系统可在半球几何空间任意角度定位，获取丰富的观测数据。

本发明的技术解决方案是：本发明提供种一种偏振成像测量的水下目标探测系统，其特征在于：包括光源系统、水下探测环境系统、偏振成像测量系统、半球观测机械装置系统四个子系统；

所述光源系统包括光源，所述光源固定在1/4圆弧轨道，光源在圆弧轨道高度角范围0°～90°任意角度定位，同时光源在0°～360°方位角范围内任意定位；所述光源前加装偏振片与四分之一波片，获取非偏与特定偏振特性的光源；

所述水下探测环境系统包括水箱，所述水箱放置实际水体样本，制备模拟水体散射介质；

所述偏振成像测量系统包括成像仪，在成像仪安装偏振片与四分之一波片，偏振片与波片在准直光路中；

所述半球观测机械装置系统承载成像仪，偏振成像测量系统可在半球观测几何空间角度范围内任意定位。

本偏振成像测量系统水下目标测量原理：水体散射介质与水下典型目标辐射传输信息具备不同的偏振特性，基于两者偏振辐射传输特性的差异，采用偏振成像可有效探测水下目标信息。

采用本发明创造，可获取水下目标多维光参量信息，包含了水体与探测目标的全斯托克斯矢量信息。同时，入射光源与偏振成像测量系统可在半球几何空间任意角度定位，获取丰富的观测数据。

优选的，所述光源采用准直宽谱段led光源作为主动光源。

优选的，所述圆弧轨道半径设计为0.9m，定位精度优于1°。

优选的，所述水箱半径0.5m，高0.5m。

优选的，模拟水体散射介质以不同粒径尺寸配比，选具备各向异性特征的聚苯乙烯颗粒，或采用脱脂与半脱脂的牛奶，模拟不同粒径尺寸的水体散射介质。

优选的，所述偏振片可0°～360°旋转，角度间隔1°，所述波片可0°～360°旋转，角度间隔1°。

优选的，所述半球观测机械装置设计观测方位角度范围0°～360°，观测天顶角度范围-70°～+70°，角度定位精度优于1°，方位圆和天顶弧半径均为0.9m。

本发明的有益效果：

采用本发明创造，可获取水下目标多维光参量信息，包含了水体与探测目标的全斯托克斯矢量信息。同时，入射光源与偏振成像测量系统可在半球几何空间任意角度定位，获取丰富的观测数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明偏振成像测量的水下目标探测系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

正如背景技术所介绍的当前模拟水下目标探测系统，设置较为简单，仅有单一探测设备、水箱、光源构成，对水下目标探测，获取的数据源单一，几何观测角度受限，导致了水下目标探测信息量欠缺，相对几何观测方位研究匮乏。

本发明创造性提出了以下实施例，如图为本专利结构图，一种偏振成像测量的水下目标探测系统，包括光源系统、水下探测环境系统、偏振成像测量系统、半球观测机械装置系统四个子系统。

所述光源系统：包括光源，所述光源采用准直宽谱段led光源作为主动光源，光源固定在1/4圆弧轨道，轨道半径设计为1.5m，定位精度优于1°，光源可在圆弧轨道高度角范围（光源入射天顶角0°～90°）任意角度定位，同时光源在0°～360°方位角范围内任意定位；光源前可加装偏振片与四分之一波片，获取非偏与特定偏振特性的光源。

所述水下探测环境系统包括水箱，设计水箱半径0.5m，高0.5m，放置实际水体样本，制备模拟水体散射介质，模拟水体散射介质以不同粒径尺寸配比的，选具备各向异性特征的聚苯乙烯颗粒，或采用脱脂与半脱脂的牛奶，模拟不同粒径尺寸的水体散射介质。

所述偏振成像测量系统包括成像仪，在成像仪安装偏振片与四分之一波片，偏振片与波片在准直光路中；偏振片可0°～360°旋转，角度间隔1°，波片可0°～360°旋转，角度间隔1°。成像仪固定于半球观测机械装置系统，可在半球空间任意角度定位。

所述半球观测机械装置系统承载了偏振成像仪，设计观测方位角度范围0°～360°，观测天顶角度范围-70°～+70°，角度定位精度优于1°，方位圆和天顶弧半径均为0.9m，偏振成像测量系统可在半球观测几何空间角度范围内任意定位。

本偏振成像测量系统水下目标测量原理：水体散射介质与水下典型目标辐射传输信息具备不同的偏振特性，基于两者偏振辐射传输特性的差异，采用偏振成像可有效探测水下目标信息。

详细测量方法与步骤：成像仪前安装偏振片与四分之一波片，通过固定偏振片透光轴方位角，旋转波片分别获取四个不同的方位角度，可解析获取全斯托克斯矢量偏振参量信息，极大的丰富了目标解析的光学参量，特别可获取圆偏振探测信息，目前此探测方式较少。同时，光源系统提供准直光源，可提供非偏光源或通过安装偏振片与波片调制光源的偏振态，对水下目标探测提供定量化的输入参量。实际测量中，通过固定光源系统的方位角与天顶角，分别获取半球几何空间水下目标偏振成像测量结果，定量分析不同几何观测方位对探测结果的影响，对探测方式提供定量化的指导依据。同时，定量改变光源系统的方位角与天顶角，观测光源系统变化对水下目标偏振成像测量探测结果的定量影响。最终，为水下目标全斯托克斯矢量偏振探测算法与水体散射介质与目标信息偏振耦合辐射传输机理提供定量化的参考信息。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式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，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。