【技术实现步骤摘要】
本申请涉及激光测量，特别涉及一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法和系统。
技术介绍
1、散射光场的偏振特性分析，在军事安全、精密仪器、生物医学、遥感成像、环境监测、公路基础设施领域得到了有效应用。特别是在公路基础设施服役性能监测领域，通过分析散射光场的偏振特性，可以有效地识别和评估基础设施的表观裂缝、坑洞以及的裂缝、坑洞以及其他潜在的安全隐患。进一步可以应用于大型结构物的监测系统的高可靠测量感知以及计量校准。
2、主动偏振成像技术作为粗糙表面散射偏振特性应用最广泛的分析方法，通常由光源、偏振产生装置、待测目标和检偏装置组成。激光器产生的光源经偏振产生装置后入射到目标表面，待测目标表面的散射光场经检偏装置后，由电荷耦合元件（charge-coupleddevice，ccd）探测器接收，利用穆勒矩阵描述光波偏振态的传输特性。但是上述主动偏振成像技术需要根据探测光强实现偏振测量，受环境干扰影响较大，测量精度无法保证。因此在实际应用中，对公路基础设施进行长期稳定的监测时，其测量精度往往无法保证。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法和系统，其能够改善上述问题。
2、本申请的实施例是这样实现的：
3、第一方面，本申请提供一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其包括：
4、激光器，用于产生初始线性偏振光；
5、偏振角度扫描器，用于改变所述初始线性偏振光的偏振角度，产生实验线性偏振
6、分光片，用于将经过所述偏振角度扫描器调整的光束，分为朝向目标物出射的物光和朝向另一方向出射的参考光；
7、相移驱动器，用于在控制信号的驱动下启动，调节所述参考光产生相移；
8、偏振分光棱镜，用于将经所述目标物表面散射后的散射光和相移后的所述参考光分为第一偏振方向和第二偏振方向的光束；
9、第一相机和第二相机，所述第一相机用于采集由所述散射光中和相移后的所述参考光中的第一偏振方向的光束分量所形成的第一散斑干涉图像；所述第二相机用于采集由所述散射光中和相移后的所述参考光中的第二偏振方向的光束分量所形成的第二散斑干涉图像；
10、控制器，用于根据在不同偏振角度下的所述实验线性偏振光所产生的所述第一散斑干涉图像和所述第二散斑干涉图像，分析所述目标物表面的散射光场偏振特性。
11、可以理解，本申请提供了一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，在数字散斑干涉系统中引入偏振敏感元件，以研究目标物表面的散射光场的偏振特性。其中，数字散斑干涉技术基于激光干涉、视频及数字图像处理技术，利用粗糙表面的散射光场与参考光干涉产生的相位信息实现物体表面形变测量，具有全场、非接触、抗环境干扰能力强等特点。借助于数字散斑干涉系统进行偏振特性研究，相较于传统的主动偏振成像技术，抗环境干扰能力更强，更能够保障测量精度。
12、在本申请可选的实施例中，上述用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统还包括扩束器，用于将经分光片分理出的物光进行扩束，并将扩束后的光束射向目标物。
13、在本申请可选的实施例中，上述用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统还包括：
14、空间光耦合器，用于收集经所述相移驱动器相移后的所述参考光，并将所述参考光耦合到一保偏光纤中；
15、物光成像镜头组，用于收集经所述目标物表面散射后的散射光。
16、在本申请可选的实施例中，上述用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统还以下至少一项：
17、所述保偏光纤和所述物光成像镜头组均朝向所述偏振分光棱镜的入射面出光；
18、所述保偏光纤的出射光束和所述物光成像镜头组的出射光束均通过一半反半透镜合束后，朝向所述偏振分光棱镜的入射面出射。
19、可以理解，为了偏振分光棱镜能够同时对目标物表面散射后的散射光和相移后的参考光进行偏振分光，本申请提供了以上两种结构方案。其一，通过保偏光纤收集经相移后的参考光，由于光纤的出光方向易于控制，可以将保偏光纤的出光方向与散射光同向设置，均朝向偏振分光棱镜的入射面出光。其二，将保偏光纤的出光和散射光分别从相互垂直的两个角度射向半反半透镜，经过半反半透镜的透射和反射进行合束后，朝向偏振分光棱镜的入射面出光。
20、在本申请可选的实施例中，所述偏振角度扫描器包括二分之一玻片和驱动所述二分之一玻片旋转的旋转装置。
21、可以理解，偏振角度扫描器出射光的偏振方向会根据波片的快轴方向与偏振角度扫描器入射光的偏振方向的夹角θ来改变。具体来说，出射光的振动方向与入射线偏振光的振动方向会转过2θ。例如，如果θ=45°，那么出射光的振动方向将与原入射光的振动方向垂直。其中，旋转装置与控制器电连接，旋转装置可在控制信号的驱动下带动二分之一玻片旋转，从而控制偏振角度扫描器出射的实验线性偏振光的偏振角度。
22、在本申请可选的实施例中，所述相移驱动器包括压电驱动器、斜面相对设置的第一直角棱镜和第二直角棱镜；所述压电驱动器与所述第二直角棱镜连接，所述压电驱动器与所述控制器电连接，用于在控制信号的驱动下伸长或收缩，从而带动所述第二直角棱镜移动以调节所述第一直角棱镜和所述第二直角棱镜之间的间距。
23、可以理解，压电驱动器在控制信号的驱动下伸长或收缩，从而带动所述第二直角棱镜移动以调节所述第一直角棱镜和所述第二直角棱镜之间的间距，从而调节参考光产生0、、、的相移量，以便于后续进行时间相移法计算。
24、第二方面，本申请提供一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，应用于上述第一方面任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统中，本方法包括步骤s1至s3。其中,s1、s2等仅为步骤标识，方法的执行顺序并不一定按照数字由小到大的顺序进行，比如可以是先执行步骤s2再执行步骤s1，本申请不做限制。
25、s1，通过所述偏振角度扫描器以单位角度，在预设范围内调节所述激光器出射光束的线性偏振方向；
26、s2，在每次所述线性偏振方向被调节后，结合干涉原理和时间相移法计算所述目标物的散射光场的相位延迟量；
27、s3，记录每次调节后的所述实验线性偏振光的偏振角度以及对应的所述相位延迟量。
28、可以理解，本申请公开了一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，在激光器出射光束的线性偏振方向每次被调节后，结合干涉原理和时间相移法计算所述目标物的散射光场的相位延迟量，记录每次调节后的实验线性偏振光的偏振角度以及对应的相位延迟量，可便于研究人员对目标物表面的散射光场的偏振特性进行分析。
29、在本申请可选的实施例中，所述s2包括以下步骤：
30、s21，在所述线性偏振方向被每次调节后，通过所述相移驱动器调节所述参考光产生0、、、的相移量，并获取每次相移调节之后所述第一相机所采集的第一散斑干涉图像以及所述第二相机所采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
6.一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，应用于权利要求1至5任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，其特征在于，
10.根据权利要求6至9任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，其特征在于，还包括步
...【技术特征摘要】
1.一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于基础设施检测监测的散射偏振分析系统，其特征在于，
6.一种用于基础设施检测监测的散射偏振分析方法，应用于权利要求1至5任一项所述的用于基础设施检...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭璐，牛海莎，窦光武，唐煜，冯笑凡，韦韩，周斌，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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