一种基于OCR技术的偏振成像系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于OCR技术的偏振成像系统与方法，所述系统包括入射光传输成像模块、偏振标识模块、标识字符识别模块、偏振角度计算模块，偏振标识模块放置于被测物的物面上，通过入射光传输成像模块使得所获图像同时拥有被测物和偏振标识的信息，使用标识字符识别模块对所获图像上的偏振标识进行识别和定位，利用偏振角度计算模块根据标识字符识别模块的结果计算出所获图像的偏振角度，从而实现完整的偏振成像流程。本发明专利技术设计的系统通过对被测物的物面上偏振标识进行智能识别，实现了对未知偏振角度(但在覆盖范围内)的入射光的测量，系统结构简单且实时性较高，可进行移动端、轻量型设备的移植。轻量型设备的移植。轻量型设备的移植。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OCR技术的偏振成像系统与方法


[0001]本专利技术属于光学成像
，具体为一种OCR技术的偏振成像系统与方法。

技术介绍

[0002]在偏振成像技术中，偏振调制系统是其必不可少的一部分，在主动成像系统中，根据调制方法的不同主要可以分为机械旋转调制和相位延迟调制两种调制方法。机械旋转调制主要是通过机械结构控制如电机等，以恒定的角速度对偏振片或波片进行旋转控制来实现对入射光的偏振调制。该方法制作简单且成本低，且有较高的精确度，为许多商用旋转检偏器所使用，但测量周期较长，机械的震动也会带来误差从而降低精度。相位延迟调制主要是通过电光调制，而液晶可调相位延迟器因为驱动电压较低，从而满足电光调制器需要较高控制电压的要求，该方法通过液晶可调相位延迟器的相位延迟功能对入射光进行偏振调制，调制速度快，实时性强，无运动部件，但成本较高，易受温度影响，需要进行标定和补偿。为了降低系统成本，实现便携型、小型化的市场需求，系统中应避免使用液晶可调相位延迟器等额外硬件器械导致系统的硬件结构增加，同时也要避免传统的机械旋转调制实时性差、误差较高的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出了一种基于OCR技术的偏振成像系统。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于OCR技术的偏振成像系统，包括：入射光传输成像模块、偏振标识模块、标识字符识别模块、偏振角度计算模块，所述偏振标识模块设置在被测物的物面上使得标识模块可以表征当前入射光的偏振角度，所述入射光传输成像模块包括光源、1/4波片、可旋转偏振片、成像传感面阵相机，所述光源用于向被测物表面发出线偏振光，所述线偏振光在被测物表面反射后，通过四分之一波片和可旋转偏振片进行偏振调制，通过成像传感面阵相机获得偏振图像，所述标识字符识别模块用于对所获图像上的偏振标识进行识别定位，通过自动判别算法判断标识识别是否准确，根据偏振标识模块的固定位置关系，通过一个正确识别的标识位置计算得出全部偏振标识位置，所述偏振角度计算模块通过最小二乘法进行曲线拟合计算出所获图像的偏振角度。
[0005]优选地，所述偏振标识模块为固定于被测物物面上的偏振标识，偏振标识由对光强信息敏感的材料制作而成，会根据入射光的偏振态的改变而发生亮暗变化，每个标识分别对应一个偏振角度。
[0006]优选地，所述光源采用LED光源，排列方式为环形照明，照明方案为直接明场正面照明。
[0007]优选地，四分之一波片的快轴在XY平面(以入射光传输方向为X轴，垂直向上为Y轴)且与X轴呈45度夹角，线偏振片的快轴沿X轴。
[0008]优选地，采集的偏振光强图像的光强具体为：
[0009][0010]式中，I为图像平均光强值，图像的偏振角度为θ，I0为初始光强，φ为线性延迟，δ为方位角。
[0011]优选地，所述标识字符识别模块对所获图像上的偏振标识进行识别定位，通过自动判别算法判断标识识别是否准确，根据偏振标识模块的固定位置关系，通过一个正确识别的标识位置计算得出全部偏振标识位置的具体过程为：
[0012]单字符识别：对所获图像上单一标识进行识别，所用方法为模板匹配，通过预先制作好的标识模板在图像上进行扫描匹配，选取匹配结果最佳的区域为标识区域；
[0013]识别成功判断：对匹配结果进行判断，通过均值哈希算法计算匹配区域与模板图像的汉明距离，当汉明距离小于设定阈值则为识别成功；
[0014]单字符推导全部字符：通过对单一标识进行识别，根据固定的空间位置关系计算出区域全部标识位置，即对输入图像上的偏振标识中的一个字符进行识别，判断该字符识别是否正确，根据正确识别的字符计算出区域标识的位置。
[0015]优选地，所述偏振角度计算模块根据获得图像中的偏振标识上的光强信息，以及标识本身对应的偏振角度，进行曲线拟合计算出当前图像的偏振角度，曲线拟合方程为：
[0016]f(x)＝a+b cos(2x+c)，x∈[0，π][0017]其中a、b、c为系数，x为偏振角度θ，f(x)为图像的光强大小I。
[0018]本专利技术还提出了一种基于OCR技术的偏振成像的方法，具体步骤为：
[0019]步骤1：在入射光传输成像模块中，通过对可旋转偏振片进行旋转控制，实现对入射光的偏振调制，获得同时包含被测物和偏振标识信息的偏振图像；
[0020]步骤2：标识字符识别模块接收初步采集的偏振图像，通过OCR技术对偏振标识中的单一标识进行识别定位，根据自动判别算法判断识别的准确性，通过偏振标识模块的固定设置计算出全部偏振标识在图像中的位置；
[0021]步骤3：偏振角度计算模块对图像中偏振标识所在位置的平均光强进行数据处理，通过曲线拟合的方式计算偏振图形的偏振角度。
[0022]本专利技术与现有技术相比，其显著有点为：本专利技术不需要特殊设计的液晶可调相位延迟器、温度补偿模块以及结构光照明等复杂条件，仅使用传统的机械旋转调制，结合OCR软件技术，对入射光进行快速调制，实现了对未知偏振角度(但在覆盖范围内)的入射光的测量；本专利技术可用来制作轻量型、小型化、便携式偏振成像设备；本专利技术的软件和硬件结构实现简单，与移动平台结合可实现量产。
[0023]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1是本专利技术的系统结构图。
[0026]图2是PC端进行标识识别后的结果图。
[0027]图3是多张输入图像计算的偏振角度与光强的拟合曲线结果，其曲线符合入射光传输成像模块的图像光强与偏振角度关系。
具体实施方式
[0028]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。相反，提供这些实施例的目的是为了使本领域的技术人员更透彻地理解本专利技术。下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的创新构思。
[0029]本专利技术构思为，如图1所示，一种基于OCR技术的偏振成像系统，主要通过对被测物的物面上偏振标识进行智能识别，实现了对未知偏振角度(但在覆盖范围内)的入射光的测量，系统结构简单且实时性较高，通过软件算法降低了机械振动带来的误差影响。具体包括入射光传输成像模块、偏振标识模块、标识字符识别模块、偏振角度计算模块，所述偏振标识模块用于放置在被测物的物面上使其可以表征当前入射光的偏振角度，所述入射光传输成像模块包括光源、四分之一波片、可旋转偏振片、成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，包括：入射光传输成像模块、偏振标识模块、标识字符识别模块、偏振角度计算模块，所述偏振标识模块设置在被测物的物面上使得标识模块可以表征当前入射光的偏振角度，所述入射光传输成像模块包括光源、1/4波片、可旋转偏振片、成像传感面阵相机，所述光源用于向被测物表面发出线偏振光，所述线偏振光在被测物表面反射后，通过四分之一波片和可旋转偏振片进行偏振调制，通过成像传感面阵相机获得偏振图像，所述标识字符识别模块用于对所获图像上的偏振标识进行识别定位，通过自动判别算法判断标识识别是否准确，根据偏振标识模块的固定位置关系，通过一个正确识别的标识位置计算得出全部偏振标识位置，所述偏振角度计算模块通过最小二乘法进行曲线拟合计算出所获图像的偏振角度。2.根据权利要求1所述的基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，所述偏振标识模块为固定于被测物物面上的偏振标识，偏振标识由对光强信息敏感的材料制作而成，会根据入射光的偏振态的改变而发生亮暗变化，每个标识分别对应一个偏振角度。3.根据权利要求1所述的基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，所述光源采用LED光源，排列方式为环形照明，照明方案为直接明场正面照明。4.根据权利要求1所述的基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，四分之一波片的快轴在XY平面(以入射光传输方向为X轴，垂直向上为Y轴)且与X轴呈45度夹角，线偏振片的快轴沿X轴。5.根据权利要求1所述的基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，采集的偏振光强图像的光强具体为：式中，I为图像平均光强值，图像的偏振角度为θ，I0为初始光强，φ为线性延迟，δ为方位角。6.根据权利要求1所述的基于OCR技术的偏振成像系统，其特征在于，所述标识字符识别模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张赐琦，熊吉川，刘学峰，徐彬，倪斌，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：