模块化分焦面偏振探测系统设计与研究

论文摘要

随着人们对光学研究的深入,日益发现偏振作为光学的一维重要信息发挥着重要的作用。对光偏振特性的研究日益成为热点。在此期间,各位研究学者开发了多种偏振探测装置,应用于军事探测、医学检测等领域。其中分焦面偏振探测系统由于结构紧凑、集成度高等优点,受到许多研究者的关注。利用分焦面偏振成像系统可以同时获取强度信息、偏振信息等多维信息,从而可以有效的辅助探测等。目前研究制造的分焦面偏振探测系统大多将偏振光栅阵列集成在探测器上,而在实际应用场景中,由于不同的需求,需要根据实际选择不同的器件组,因此设计一种模块化的偏振探测系统以满足多种探测环境的需求显得至关重要。偏振探测系统在实际应用中,需要根据不同的应用场景选择不同的探测器件组合来满足其要求。本文针对以上情况,提出利用中继透镜实现光栅阵列与感光器件的分离,从而实现模块化的组合。首先,根据本文的目标选择合理的器件搭建模块化的分焦面偏振成像系统,同时在此基础上,编写相应的软件系统,利用该软件系统结合分焦面偏振探测系统实时获取偏振信息。然后,本文设计了相应的算法校正本文设计的系统,并且利用精密转台验证本文设计的系统获取偏振信息的准确性,测试结果表明本文设计的分焦面偏振成像系统最终测量的偏振度偏差在1.5%之内,偏振角偏差在0.2°以内,满足偏振探测以及测量的需求。最后,利用本文设计的分焦面偏振成像系统进行了一系列的室内外的实验,通过室内外的实际实验结果,可知本文设计的分焦面偏振探测系统能够较好的发挥辅助探测的功能。本文设计的分焦面偏振探测系统,可以获取除了传统手段获取的强度信息以及光谱信息外的偏振信息,利用该多维信息能够有效弥补传统手段用于探测的不足。根据以上设计的模块化分焦面偏振成像系统,可以实时获取目标包括偏振信息在内的多维信息。通过实验可知本文设计的系统能够准确的测量偏振信息,满足目前探测测量的需求。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 偏振成像系统

1.2.2 分焦面偏振系统

1.3 课题基础与意义

1.4 本文的主要研究内容及章节安排

2 分焦面偏振成像原理

2.1 分焦面偏振成像系统成像原理

2.1.1 偏振信息计算

2.1.2 偏振信息获取原理

2.1.3 标记原理

2.1.4 插值原理

2.2 分焦面偏振成像系统校正标定原理

2.2.1 曲线拟合法原理

2.2.2 米勒矩阵校正原理

2.3 图像预处理原理

2.4 本章小结

3 分焦面偏振成像系统

3.1 分焦面偏振成像系统的原理

3.2 分焦面偏振成像系统的硬件系统

3.2.1 镜头

3.2.2 中继透镜

3.2.3 探测器

3.2.4 光栅阵列

3.3 分焦面偏振成像系统的软件系统

3.3.1 软件系统的总体设计

3.3.2 相机设置模块

3.3.3 图像预处理模块

3.3.4 实时解算显示偏振信息

3.4 本章小结

4 分焦面偏振成像系统的测试

4.1 核心器件的测试

4.2 校正实验及其结果

4.3 室内测试结果

4.4 室外测试结果

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

发明专利

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴晨奇

导师: 张然

关键词: 分焦面偏振探测系统,卷积插值,校正,偏振探测

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 大连理工大学

基金: 国家自然科学基金项目

分类号: O436.3

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001669

总页数: 64

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