一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于偏振特性的分布式反射消除技术能够解决因光源偏振态引起的反射光影响成像质量问题的基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法。该基于偏振特性的分布式反射消除的装置包括射向被识别透明物体的光源以及拍摄被识别透明物体的摄像机；所述光源上设置有工控机以及光源前端安装有光源偏振片；所述摄像机上连接有PC控制器，所述摄像机的镜头前端安装有镜头偏振片。该基于偏振特性的分布式反射消除方法通过光源偏振片首先消除S偏振态的光，再通过镜头偏振片隔离掉反射来的S偏振态的光；从而实现反射消除。采用该基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法可减少反射光影响，提高成像对比度优化成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法
本专利技术涉及光谱成像领域，尤其是一种基于偏振特性的分布式反射消除方法。
技术介绍
众所周知的：光是横波，光矢量的振动方向与其传播方向相垂直，在垂直于传播方向的平面内，光矢量有着不同状态做振动，诸如平面偏振光线偏振光、圆偏振光、托圆偏振光、和部分偏振光。平面偏振光的光波电矢量振动方向只在某一确定的平面内，当其轨迹在传播过程中成为一条直线就称为线偏振光。当光波电矢量末端在垂直于传播方向做有规则变化，呈现出圆形或者椭圆形就被称为圆偏振光或者椭圆偏振光。如果光波电矢量在传播过程中振动方向只在某一方向上占优势称为部分偏振光。目前偏振光在生活中有广泛应用：在汽车领域、电影行业、LCD液晶屏、物理参数测量及摄像相机镜头等有广泛应用。在汽车领域，驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装上偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，看不到对面车灯的强光，汽车在夜间行驶时可以保证安全行车。阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光是横波，这些散射光基本上是水平方向振动的，一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。在3D立体电影应用更广泛，拍摄立体电影时，用两个摄影机，其镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，人脑中就能形成立体影像。LCD液晶屏技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直相交成90度。位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能不产生任何扭转直射出去。LCD依赖极化滤光器片和光线本身。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，不加电将光线射出，加电则使光线阻断。偏振光通过介质后偏振方向会发生一定角度的旋转旋光度，偏转角度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关。测量这个角度就可以实现对介质相关物理量测量。在物体表面的反射光和折射光都是偏振光，偏振程度随入射角变化而变化。拍摄光滑表面物体，出现的耀斑或反光都是受反射光波的干扰产生的。在拍摄时加用偏振镜，调整偏振镜片角度，使透射偏振方向与反射光的偏振方向垂直，就可减弱反射光而使物体表面清晰成像。这些应用都采用接收端附加偏振片的形式进行滤波，无法避免因光源偏振态影响到成像质量的弊端。一般光源发出的光因为大量原子随机发射，产生了多种光波列，每个光波列的频率、相位、振动方向、波列长度都不同，因此会发出线偏振光。自然光也为线偏振光，两者可做向量叠加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于偏振特性的分布式反射消除技术能够解决因光源偏振态引起的反射光影响成像质量问题；可减少反射光影响，提高成像对比度优化成像质量的基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置，包括射向被识别透明物体的光源以及拍摄被识别透明物体的摄像机；所述光源上设置有工控机以及光源前端安装有光源偏振片；所述光源偏振片可做90度调整，起到起偏器作用；所述工控机用于对光源进行调控，产生特定光学频谱特征的图像；所述摄像机上连接有PC控制器，所述摄像机的镜头前端安装有镜头偏振片；所述PC控制器用于对摄像机进行控制，采集图像、识别被识别透明物体的光学特征；所述镜头偏振片可做360度旋转调整，可将圆偏振光变为线偏振光，起到检偏器作用。本专利技术还公开了一种基于偏振特性的分布式反射消除方法，通过权利要求1所述的基于偏振特性的分布式反射消除的装置实现，包括以下步骤：S1、光源工控机控制光源发光；S2、通过光源偏振片之后，消除掉大部分S偏振态的光；此时只有部分S偏振态的光经过被识别透明物体后反射，以及极少部分S偏振态的光透射到被识别透明物体之后在被识别透明物体内多次反射后透射出来；S3、然后，调整摄像机前端的镜头偏振片角度，隔离掉反射来的S偏振态的光；S4、最终，摄像机控制器控制摄像机拍摄的没有S偏振态的反射光影响的图像。具体的，在步骤S2中光源偏振片消除掉大部分S偏振态的光通过以下方式实现：Ey0为y方向的振幅；Ez0为z方向的振幅；ω为角频率；t为时间；k为传播方向的波矢量；x为x方向分量；φ为相位；当相位一致Ey＝Ez时，此时光强增强；当相位相差π时，光强低消，若此时振幅相同，则光强为零。具体的，在步骤S3中调整摄像机前端的镜头偏振片角度，隔离掉反射来的S偏振态的光，通过以下方式实现：圆偏振光通过起偏器后变成线偏振光，线偏振光只能通过和偏振片振动方向一致的光；方向不一致的被削减，当光线偏振方向与偏振片方向相位相差π/2，则大部分截止，如果方向一致，则通过。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置及方法与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、消除反射光对成像质量影响，提高成像质量；2、光源照射角度可调整，消除分布式反射光对成像质量的不利影响；实现对指定区域进行成像质量优化；3、消除常规应用中因光源偏振态对成像质量的不利影响；对提升图像整体成像质量有明显作用。附图说明图1是本专利技术实施例中基于偏振特性的分布式反射消除的装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中布儒斯特角的示意图；图3是本专利技术实施例中偏振向量叠加的示意图；图4是本专利技术实施例中圆偏振光变线偏振光的示意图；图5是本专利技术实施例中未消除偏振的拍摄图像；图6是本专利技术实施例中消除偏振的拍摄图像；图中标示：1-被识别透明物体，2-摄像机，3-PC控制器，4-光源，5-工控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置，其特征在于：包括射向被识别透明物体(1)的光源(4)以及拍摄被识别透明物体(1)的摄像机(2)；/n所述光源(4)上设置有工控机(5)以及光源(4)前端安装有光源偏振片(7)；所述光源偏振片(7)可做90度调整，起到起偏器作用；/n所述工控机(5)用于对光源(4)进行调控，产生特定光学频谱特征的图像；/n所述摄像机(2)上连接有PC控制器(3)，所述摄像机(2)的镜头前端安装有镜头偏振片(6)；/n所述PC控制器(3)用于对摄像机(2)进行控制，采集图像、识别目标物体(1)的光学特征；/n所述镜头偏振片(6)可做360度旋转调整，可将圆偏振光变为线偏振光，起到检偏器作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振特性的分布式反射消除的装置，其特征在于：包括射向被识别透明物体(1)的光源(4)以及拍摄被识别透明物体(1)的摄像机(2)；
所述光源(4)上设置有工控机(5)以及光源(4)前端安装有光源偏振片(7)；所述光源偏振片(7)可做90度调整，起到起偏器作用；
所述工控机(5)用于对光源(4)进行调控，产生特定光学频谱特征的图像；
所述摄像机(2)上连接有PC控制器(3)，所述摄像机(2)的镜头前端安装有镜头偏振片(6)；
所述PC控制器(3)用于对摄像机(2)进行控制，采集图像、识别目标物体(1)的光学特征；
所述镜头偏振片(6)可做360度旋转调整，可将圆偏振光变为线偏振光，起到检偏器作用。


2.一种基于偏振特性的分布式反射消除方法，其特征在于，通过权利要求1所述的基于偏振特性的分布式反射消除的装置实现，包括以下步骤：
S1、光源工控机(5)控制光源(4)发光；
S2、通过光源偏振片(7)之后，消除掉大部分S偏振态的光；此时只有部分S偏振态的光经过被识别透明物体(1)后反射，以及极少部分S偏振态的光透射到被识别透明物体(1)之后在被识别透明物体(1)内多次反射后透射出来；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林妍，刘文军，吴小愚，黄跃珍，刘小英，马兵，周林，
申请(专利权)人：四川极智朗润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51