曲线取最值时对 应的角度即可得透光轴间的相对角度，从而确定3个偏振通道响应中初始相位Φ相互间的 关系。经过计算得出偏振片1和2透光轴相对角度为0. 7535rad，偏振片2和3透光轴相对 角度为〇. 7798rad，则：
[0054] S123 :设定所述三个偏振片的起偏特性、透过率完全一致，即：
[0056] 综上所述，3个偏振通道响应表达形式为：
[0058] S2 :确定微透镜阵列中每个微透镜下偏振通道在探测器阵列上的响应区域。
[0059] 在本发明的一个实施例中，步骤S2进一步包括：
[0060] S21 :微透镜阵列中每个微透镜后偏振成像区域在探测器阵列上覆盖预设数量的 像元。
[0061] 具体地，光场偏振成像系统设计时，每个微透镜后偏振成像区域在探测器上覆盖 2X10像元。
[0062] S22 :定标实验时，转动线性起偏器，观察预设数量的像元响应随线性起偏器角度 变化的方差，计算得出两侧边缘像元响应随角度变化的方差的灰度，确定每个微透镜下偏 振通道在特测器探测器上的响应区域。
[0063] 具体地，如图5所示，定标实验时，以步长Γ转动线性起偏器，观察每个微透镜下 2 X 10像元响应随线性起偏器角度变化的方差。经过计算得出两侧边缘2 X 1像元响应随角 度变化的方差小于3个灰度，说明只有极少的偏振信息辐射到边缘2X 1像元上，因此确定 每个微透镜下偏振通道在探测器上的响应区域为中间2X8像元，如图5阴影区域所示。
[0064] S3:采集所述定标光路中各偏振通道对响应区域像元的影响系数的原始数据。
[0065] 在本发明的一个实施例中，步骤S3进一步包括：
[0066] S31 :稳定所述积分球的输出，转动线性起偏器一周，同时采集光场偏振成像系统 的响应图像。
[0067] 具体地，根据定标光路搭建定标装置，进行定标实验。实验时，稳定积分球的输出， 以步长Δ θ = Γ转动线性起偏器一周，获得360组不同起偏方向的线性偏振光入射到光 场偏振成像系统中，同时采集360组光场偏振成像系统的响应图像。
[0068] S32:采集暗电流，将采集的所述响应图像去除暗电流后作为定标的原始数据。
[0069] 具体地，采集无输入时，光场偏振成像系统的响应图像，作为系统的暗电流。将获 取的360组响应图像分别去除暗电流后，作为定标各偏振通道对响应区域像元的影响系数 K的原始数据。
[0070] S4 :拟合定标系数，进一步包括：
[0071] S41 :确定通道响应与像元响应的关系，在本发明的一个实施例中，步骤S41进一 步包括：
[0072] S411 :光场偏振成像系统在实际成像中，像点对应的像元响应不再是单一偏振通 道的响应，而是多个通道响应的叠加，也即单个像元的响应表示为：
[0073] I1= · Ipl+klj2 · Ip2+klj3 · Ip3 (6)
[0074] 单个微透镜下偏振响应区域2X8个像元的响应表示为：
[0075] I = K · Ip (7)
[0076] 展开表示为：
[0078] 其中，I1Q = 1，2,…，16)为第i像元的响应，Ipj (j = 1，2, 3)为j通道的响应， &。(i = 1，2,…，16 ; j = 1，2, 3)为j通道对第i像元响应的影响系数，I为单个微透镜下 像元响应，Ip为单个微透镜下通道响应，K为单个微透镜下3个偏振通道对响应区域像元的 影响系数，称为定标系数。
[0079] S412 :根据能量守恒定律，定标系数应满足：
[0080] Ic1Jkvj+…+k16，.j= I (j = 1，2, 3) (9)
[0081] S42 :根据响应与像元响应的关系拟合定标系数。在本发明的一个实施例中，步骤 S42进一步包括：
[0082] S421 :利用非线性最小二乘法拟合定标系数K中未知参数Icli p偏振通道响应Ip中 响应幅值A、偏移量c和初始相位（J)1, Φ2, Φ3。
[0083] 具体地，根据公式（7)利用非线性最小二乘法拟合定标系数Κ，被拟合的参数有： 定标系数K中48个未知参数k^a = 1，2,…，16 ;j = 1，2, 3)，偏振通道响应Ip中响应幅 值A、偏移量c和初始相位t，Φ2, Φ3。
[0084] 偏振通道响应Ip中自变量为线性起偏器透光轴角度θ，因此公式（7)改写为：
[0086] S422 :以步长Δ θ = Γ转动线性起偏器一周，获得360组像元响应，分别记作 i(mA 0)(m= 1>2，…360)。以i(mA Θ)为拟合目标，以拟合函数式（η)为拟合标准，拟 合式（10)中的所有未知参数，从而获得单个微透镜下定标系数Κ。
[0088] 其中，I Q3A M为拟合的像元响应，I (πιΔ Θ )为数据采集得到的像元响应。
[0089]另外，本发明实施例的一种光场偏振成像系统的偏振定标方法的其它构成以及作 用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
[0090] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0091] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同限定。
【主权项】
1. 一种光场偏振成像系统的偏振定标方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :由已知入射辐射确定偏振通道响应表达形式，进一步包括： 511 :根据定标光路确定偏振通道响应表达一般形式； 512 :根据定标的光场偏振成像系统确定偏振通道响应的具体表达形式，其中，所述光 场偏振成像系统包括依次设置的光源、主镜、微透镜阵列和探测器阵列，所述主镜上设置有 偏振滤波阵列，所述光源发出的光线经过所述主镜上的偏振滤波阵列时，在每个子孔径处 分别得到不同的偏振滤光，再经所述微透镜阵列成像后被所述探测器阵列的相应的像元接 收； 52 :确定所述微透镜阵列中每个微透镜下偏振通道在所述探测器阵列上的响应区域； 53 :采集所述定标光路中各偏振通道对响应区域像元的影响系数的原始数据；以及 54 :拟合定标系数，进一步包括： 541 :确定通道响应与像元响应的关系； 542 :根据响应与像元响应的关系拟合定标系数。2. 根据权利要求1所述的光场偏振成像系统的偏振定标方法，其特征在于，所述步骤 S11进一步包括： 5111 :由全色积分球、线性起偏器和所述光场偏振成像系统组成所述定标光路； 5112 :所述全色积分球出射光为均匀非偏振光，经过所述线性起偏器和所述光场偏振 成像系统后，各偏振通道响应不失一般性表示为： I p = A[cos(〇)· Θ+φ)] + c, 其中，Α为响应幅值；ω为响应角频率，与响应周期有关；φ为初始相位，与偏振滤波阵 列上偏振片透光轴角度有关；c为响应偏移量；Θ为线性起偏器透光轴角度； 所述步骤S12进一步包括： 5121 :偏振通道响应随所述线性起偏器透光轴角度Θ变化的周期为π，则： 2 η / ω= π,ω = 2； 5122 :所述偏振滤波阵列由三片不同起偏方向的线性偏振片横向排列而成，确定所述 三个偏振片透光轴的相对角度； 5123 :设定所述三个偏振片的起偏特性、透过率完全一致； 5124 :所述三个偏振通道响应表达形式分别为：3. 根据权利要求2所述的光场偏振成像系统的偏振定标方法，其特征在于，所述步骤 S2进一步包括： 521 :所述微透镜阵列中每个微透镜后偏振成像区域在所述探测器阵列上覆盖预设数 量的像元； 522 :定标实验时，转动所述线性起偏器，观察所述预设数量的像元响应随线性起偏器 角度变化的方差，计算得出两侧边缘像元响应随角度变化的方差的灰度，确定每个微透镜 下偏振通道在所述特测器探测器上的响应区域。4. 根据权利要求3所述的光场偏振成像系统的偏振定标方法，其特征在于，所述步骤 S3进一步包括： 531 :稳定所述积分球的输出，转动所述线性起偏器一周，同时所述采集光场偏振成像 系统的响应图像； 532 :采集暗电流，将采集的所述响应图像去除暗电流后作为定标的原始数据。5. 根据权利要求4所述的光场偏振成像系统的偏振定标方法，其特征在于，所述步骤 S41进一步包括： S411 :所述光场偏振成像系统在实际成像中，单个像元的响应表示为： Ii=kΧι1 ·IPi+klj2 ·Ip2+kli3 ·Ip3, 单个微透镜下偏振响应区域的响应表示为： I=K·Ip， 其中，I为单个微透镜下像元响应，Ip为单个微透镜下通道响应，K为单个微透镜下三 个偏振通道对响应区域像元的影响系数，即所述定标系数； 所述步骤S42进一步包括： S421 :利用非线性最小二乘法拟合定标系数K中未知参数ku、偏振通道响应Ip中响应 幅值A、偏移量c和初始相位ΦηΦ2,Φ3; S422:以步长Δθ= 1°转动线性起偏器一周，获得360组像元响应，分别记作I(mA0)(m= 1>2，…360)，以I(mA Θ)为拟合目标，以下式为拟合标准，拟合得到单个微 透镜下定标系数K:其中，lUA以为拟合的像元响应，I(mAθ)为数据采集得到的像元响应。
【专利摘要】本发明公开了一种光场偏振成像系统的偏振定标方法，包括步骤一：由已知入射辐射确定偏振通道响应表达形式；步骤二：确定每个微透镜下偏振通道在探测器上的响应区域；步骤三：定标数据采集；步骤四：拟合定标系数。本发明提出的偏振定标方法能够确定各偏振通道对响应区域像元的影响系数，能够为光场偏振成像系统准确获取偏振图像。根据本发明的光场偏振成像系统的偏振定标方法，通过建立模型和非线性最小二乘拟合法较准确的计算出通道响应与像元响应的映射关系，然后利用超定方程求解通道响应，能有效对通道响应混叠现象进行解混，消除了直接提取像元响应作为通道响应引入的误差，提取的通道图像更加准确。
【IPC分类】G01J4/00
【公开号】CN105300523
【申请号】CN201510648483
【发明人】苏丽娟, 李敬祯, 袁艳
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月9日