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专利号: 2020113465784
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,该检测装置包括:光源产生模块、光源调制模块、数据获取和处理模块、电源控制模块(12)和光学暗室(13);

其中,光源产生模块包括:积分球A(1)、单色仪(2)和积分球B(3),积分球A(1)、单色仪(2)积分球B(3)依次相连接,积分球A(1)外安装有光源,积分球B(3)上安装有强光照度计;

光源调制模快包括:起偏器(4)、1/2λ波片(5)、1/4λ波片(6)、靶标(7)、平行光管(8);

数据获取和处理模块包括:相机(9)、多维度位移台(10)和计算机(11);

光源产生模块、光源调制模块、数据获取和处理模块中心轴线保持在一条水平线上,电源控制模块(12)与积分球A(1)相连接,光学暗室(13)为壳体结构,左端设有入光口c,积分球B(3)一端进过入光口c与光源调制模块连接,光源调制模块与数据获取和处理模块安装在光学暗室(13)壳体结构内部。

2.根据权利要求1所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述积分球A(1)设有六个开口,其中五个为光源放置口,一个为出光口a,每个光源放置口放置有1个卤素灯,每个卤素灯装有柱形灯罩,每个灯罩固定连接在积分球A(1)的光源放置口。

3.根据权利要求2所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述单色仪(2)设有电动滤光片轮、光栅结构以及出光狭缝。

4.根据权利要求3所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述积分球B(3)上设置共有4个开口,包括一个进光口b和一个出光口b、一个放置强光照度计探头的探测口、一个备用口,该备用口与进光口b在一个半球面上,竖直对称,强光照度计探头的探测口安装强光照度计。

5.根据权利要求4所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述出光口a与电动滤光片轮连接,出光狭缝与进光口b相连接,出光口b进入光学暗室(13)内,光由积分球A(1)的出光a进入单色仪(2)成为准单色光,进入积分球B(3)的进光口b,变为均匀光后从积分球B(3)的出光口b进入光学暗室(13)内的起偏器(4),变为偏振光,然后偏振光再进入1/2λ波片(5)后进入1/4λ波片(6)后形成线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光入射到靶标(7)上。

6.根据权利要求5所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述通过靶标(7)后出射的光进入平行光管(8),经过平行光管(8)将光变为平行光后进入到多维度位移台(10)上的相机(9)上。

7.根据权利要求1所述一种偏振光谱相机检测仪,其特征在于,所述多维度位移台(10)和相机(9),通过多维度位移台(10)调节相机的水平前后和水平左右的位置,通过调节相机(9)的水平高度实现对相机的三维空间位置调节;相机(9)通过数据连接线与计算机(11)连接。

8.一种应用于权利要求1所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,该检测方法步骤为:

步骤一、对相机及光路进行初始化设置;

步骤二、调制相机入射光源强度和波长;

步骤三、采集图像数据;

步骤四、根据步骤三采集的图像数据,利用算法计算出相机的品质参数;

步骤五、改变入射光的偏振态和光源强度与波长,重复步骤三和步骤四,完成相机在偏振光状态下的品质参数检测。

9.根据权利要求8所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述步骤一中初始化设置具体包括:给电源箱(12)供电,开启计算机(11)和打开单色仪(2),调节积分球A(1)中光源的强度以及单色仪(2),使积分球B(3)上可以接收到光线,固定平行光管(8)的位置,使平行光管(8)的出射光充满相机(9)的入光面,通过多维度位移台(10)使相机(9)的入光面和平行光管(8)的出光面平行。

10.根据权利要求8所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述步骤二中调制相机入射光源强度和波长的具体方法为:打开光学暗室(13),将起偏器(4),1/2λ波片(5),1/4λ波片(6)移开,开始增大光源亮度,一直到相机入射光达到半饱和条件时采集波长‑光源强度曲线图。

11.根据权利要求8所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述步骤四中所述品质参数包括:相机灵敏度、相机的清晰度、相机的信噪比和相机的非均匀性。

12.根据权利要求11所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述相机的信噪比的计算方法为:

在无光照条件时和半饱和的光照条件下读取相机灰度值Gray(m,n),m代表行,n代表列。按照下式计算:

其中,信噪比等于在半饱和光照条件下的平均信号灰度值F(G)signal与在无光照条件下灰度值的均方差F(G)noise的比值取以10为底的对数再乘以系数20。

13.根据权利要求11所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述相机的非均匀性的计算方法为:

相机的非均匀性参数是通过暗信号不均匀性和光响应不均匀性的值进行表征,设M,N为图像的行数和列数,a和b分别是数组的行索引和列索引,则第M行N列在无光照条件下和百分之五十的饱和光照下的图像平均数字信号值为ydark和y50,其中,μy,dark和μy,50为无光照条件下和百分之五十的饱和光照下的平均暗信号值,具体计算方法如公式(4)和公式(5)

2 2

Sy,dark和Sy,0为黑暗和50%饱和度图像的空间方差,具体计算方法为公式(6)和公式(7):

其中M和N分别是图像的行数和列数,a和b分别是数组的行索引和列索引;

PRNU为光响应不均匀性的值为如下公式所示,通过单一波长对应的光响应不均匀性值可以得到相机的非均匀性参数值。

14.根据权利要求11所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,所述相机灵敏度的计算方法为:

其中,μy,10为百分之十的饱和光照条件下的图像平均数字信号值,E10和E50为百分之十的饱和光照条件下和百分之五十的饱和光照条件下的相机的入射光强度值,Sy,dark为无入射光条件下的相机图像均方根值,V为相机的灵敏度值,Eth为相机的最低照度值。

15.根据权利要求8所述一种偏振光谱相机检测仪的检测方法,其特征在于,步骤五所述改变入射光的偏振态和光源强度与波长的具体方法为,打开光学暗室(13),放入起偏器(4),1/2λ波片(5)和1/4λ波片(6),将相机入射光调制为线偏振光和圆偏振光及椭圆偏振光,在这条件下分别调制相机入射光的光源强度。