偏振相機(jī)具有高像素、高分辨率、高幀率、高集成度等特點(diǎn),能提供不同偏振方向(0、45、90、135)和不同格式的圖像。該相機(jī)能顯著提高探測目標(biāo)與背景的對比度,減小反射光的影響,具有透霧特性。該相機(jī)以其*的優(yōu)勢,在空間目標(biāo)探測,去霧識別,天文觀測、工業(yè)檢測、生物成像和三維形貌測量等領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用前景。
1、偏振度:
光作為電磁波家族的一份子,在經(jīng)過物體表面反射后,因?yàn)槲矬w表面的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、顏色以及光本身的入射角等物理性質(zhì)的不同,其偏振方向等也將隨之改變,從而使某些反射信息得到加強(qiáng),某些信息被弱化,這樣便可更加有效地得到相應(yīng)的圖像信息,對被測物加以鑒別,如物體表面紋理結(jié)構(gòu)、粗糙程度、表面缺陷等等。
偏振光分為*偏振光和部分偏振光。其中,*偏振光又分為線偏振光、圓偏振光以及橢圓偏振光。線偏振光是指在光的傳播過程中,只包含一種振動(dòng),其振動(dòng)方向始終保持在光的偏振同一平面內(nèi)。
一般來說,線偏振光可以通過反射、折射、干涉以及散射來產(chǎn)生,還可以通過二向色性晶體、晶體雙折射等產(chǎn)生,途徑十分多樣。
偏振方向則表示為波此時(shí)的振動(dòng)方向與傳播方向不一致時(shí)的方向,且只有橫波才具有偏振現(xiàn)象,其偏振方向與波的傳播方向垂直,縱波則不存在偏振現(xiàn)象,因其傳播方向與振動(dòng)方向一致。
在使用偏振相機(jī)獲取圖像數(shù)據(jù)時(shí),偏振度是根本的信息,是衡量電磁波中偏振信息的重要參數(shù),我們習(xí)慣上將其描述為偏振光在總光強(qiáng)中所占的比例。
前面提到Stokes矢量是計(jì)算偏振度的數(shù)學(xué)原理,是光學(xué)偏振狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示。其主要包含四個(gè)矢量作為偏振信息的參量:
I =(|Ex|2)+(|Ey|2);Q =(|Ex|2)-(|Ey|2);U =2ExEycosδ;V=2ExEy sinδ;
其中,I表示光波的總強(qiáng)度,Q為x方向上線偏振光的強(qiáng)度差,U則表示+π/4方向與-π/4方向上線偏振光的強(qiáng)度差;Ex,Ey表示光的矢量E在x、y方向上的振幅,δ是x、y的相位差;V表示圓偏振光的右旋而非左旋偏振分量占優(yōu)勢,然而自然界中,圓偏振的分量極少,對儀器造成的誤差也基本可以忽略不計(jì),一般來說V均記為0。
2、實(shí)驗(yàn)原理:
目前市面上的偏振圖像傳感器中,帶有四向偏振器的SonyIMX250MZR CMOS全局曝光偏振感光芯片較具代表性。四向偏振器便是從四個(gè)不同角度測量線偏振光強(qiáng),從而得到終的偏振圖像。