【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分布式偏振协同探测和光电成像领域，具体地，涉及一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统与方法。
技术介绍
1、偏振探测成像技术是将目标从环境中凸显，从而提高不同目标、环境的分辨率，但仍会受部分恶劣环境和单一探测局限性的影响。随着日益增长的探测需求，在偏振探测的过程中，如何对环境进行有效检测、目标物理特性准确识别以及实现协同探测，是一项亟待解决的技术问题。
2、在实际的偏振成像探测中，探测环境的动态变换、实时探测的需求，导致探测装置需根据实际环境而改变，并且单一探测难以实现超大动态范围、高空间分辨率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是为了解决多种目标在长波红外波段的分布式偏振成像协同探测问题，而提出一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统与方法。
2、本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是：
3、按照本专利技术第一方面，提出了一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，所述分布式偏振探测系统包括照明装置、多参量辅助探测载物台和长波红外偏振探测装置，且照明装置、多参量辅助探测载物台和长波红外偏振探测装置分别连接于图像显示与控制系统；所述照明装置具备模拟太阳的人工光源以及用于调节人工光源位置和/或角度的光源调节机构；所述多参量辅助探测载物台包括载物台主体、第一光电探测器、石墨烯加热板、保温隔热板和第二光电探测器，所述第一光电探测器固定贴合在载物台主体的上表面中央位置；所述石墨烯加热板以设定的间距设置在第一光电探测
4、进一步，所述光源调节机构包括光源调节机构底座、第一可伸缩机械下臂、第一可旋转上臂和第一腕转轴，第一可伸缩机械下臂安装在光源调节机构底座上；第一可旋转上臂的两端分别通过轴承与第一可伸缩机械下臂、第一腕转轴转动连接；第一腕转轴上安装有人工光源，光源调节机构底座、第一可伸缩机械下臂、第一可旋转上臂和第一腕转轴均配备安装有单独的驱动电机。
5、进一步，所述第一光电探测器和石墨烯加热板之间的间距为5cm。
6、进一步，所述长波红外四分之一波片安装在第一电控高速旋转轮上；所述长波红外偏振片安装在第二电控高速旋转轮上。
7、进一步，所述偏振探测调节机构包括由下至上依次连接的偏振探测调节机构底座、旋转轴、第二可伸缩机械下臂、可伸缩旋转中臂、第二可旋转上臂以及第二腕转轴，第二腕转轴上安装有偏振探测组件，偏振探测调节机构底座、旋转轴、第二可伸缩机械下臂、可伸缩旋转中臂、第二可旋转上臂以及第二腕转轴均配备安装有单独的驱动电机。
8、按照本专利技术第二方面，提出了一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测方法，该方法利用所述的分布式偏振探测系统进行实施，具体包括：
9、步骤1：目标置于多参量辅助探测载物台中的石墨烯加热板上方并与其贴合；
10、步骤2：启动671nm激光器、1064nm激光器和二氧化碳激光器，671nm激光器、1064nm激光器和二氧化碳激光器所发出的激光束经各自对应的准直扩束光学单元后发出平行光束，当空气中没有雾霾气体时，平行光束会被会聚透镜会聚在第二光电探测器的中心上；当空气中有雾霾气体时，激光遇到雾霾颗粒会发生散射现象，最后被第二光电探测器中的各探测单元捕捉；
11、步骤3：关闭1064nm激光器和二氧化碳激光器，以671nm激光器作为发射端，经准直扩束光学单元和会聚透镜后照射在目标表面，第一光电探测器作为接收端，若目标不透明，石墨烯加热板下方的第一光电探测器未接收到信号；若目标透明，光线经透明目标双折射后，穿过石墨烯加热板，第一光电探测器接收到光信号；
12、步骤4：关闭671nm激光器，打开照明装置的人工光源，调整光源调节机构，确定人工光源的入射天顶角以及确保光线入射到目标表面；
13、步骤5：开启长波红外偏振探测装置的偏振探测组件，调整偏振探测调节机构，确定偏振探测组件的探测天顶角和相对方位角；当遮挡人工光源时，保持探测天顶角和相对方位角不变，调整偏振探测调节机构避开遮挡；
14、步骤6：调整长波红外四分之一波片和长波红外偏振片位置产生0°线偏振光、45°线偏振光、90°线偏振光、135°线偏振光、左旋圆偏振光、右旋圆偏振光，且六种偏振态的光分别进入长波红外相机，改变相对方位角，重复实验，完成范围为 0°到 360°全相对方位角的偏振探测；
15、步骤7：改变探测天顶角，重复步骤6中实验，完成起始入射天顶角下，范围为0°到90°的全探测天顶角、范围为0°到360°的全相对方位角的探测；
16、步骤8：改变入射天顶角，重复步骤6和步骤7，完成对未加热目标偏振特性全波段偏振探测成像实验；
17、步骤9：对石墨烯加热板供电加热目标，目标温度到达设定温度，对石墨烯加热板停止供电，保温隔热板维持目标温度；
18、步骤10：重复步骤6至步骤9，再次使用偏振探测组件对设定温度的目标偏振状态进行偏振探测成像，读取偏振探测成像的图像信息；
19、步骤11：经步骤1到步骤10后，三个子偏振探测装置对目标偏振图像信息初步采集完成，三个子偏振探测装置探测获取的目标图像分别覆盖整个场景的一部分并且三幅图像之间有重叠区域，形成三组偏振态图像数据集，每组偏振态图像数据集包括0°线偏振光、45°线偏振光、90°线偏振光、135°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的偏振态图像，并将每一组中六个偏振态图像融合为偏振度图像，建立三组偏振度图像数据集x1，x2，x3；
20、步骤12：三组偏振度图像数据集x1，x2，x3提供的位置坐标、重叠区域、偏振度变化信息作为输入层，基于粒子群优化的bp神经网络优化算法寻找重叠区域大小和最优位置，确定三个子偏振探测装置的最优坐标位置，得到三个子偏振探测装置最佳分布位置；
21、步骤13：初始化照明装置和长波红外偏振探测装置，即将人工光源入射天顶角、偏振探测组件的探测天顶角和相对方位角设置为0°，将三个子偏振探测装置的最优坐标位置按照步骤12优化得到的最佳分布位置分布；将目标初始温度设定为室温；将相对方位角以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，所述分布式偏振探测系统包括照明装置（1）、多参量辅助探测载物台（2）和长波红外偏振探测装置（3），且照明装置（1）、多参量辅助探测载物台（2）和长波红外偏振探测装置（3）分别连接于图像显示与控制系统；其特征在于：所述照明装置（1）具备模拟太阳的人工光源（11）以及用于调节人工光源（11）位置和/或角度的光源调节机构；所述多参量辅助探测载物台（2）包括载物台主体（21）、第一光电探测器（22）、石墨烯加热板（23）、保温隔热板（24）和第二光电探测器（25），所述第一光电探测器（22）固定贴合在载物台主体（21）的上表面中央位置；所述石墨烯加热板（23）以设定的间距设置在第一光电探测器（22）上方；所述保温隔热板（24）设置在第一光电探测器（22）以及石墨烯加热板（23）的外围；所述第二光电探测器（25）为环形光电探测器，第二光电探测器（25）置于保温隔热板（24）上方，第二光电探测器（25）的中央区域作为目标（26）的放置区，且目标（26）底面与石墨烯加热板（23）的上表面贴合；所述长波红外偏振探测装置（3）具有三个子偏振探测装置
2.根据权利要求1所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，其特征在于，所述光源调节机构包括光源调节机构底座（12）、第一可伸缩机械下臂（13）、第一可旋转上臂（14）和第一腕转轴（15），第一可伸缩机械下臂（13）安装在光源调节机构底座（12）上；第一可旋转上臂（14）的两端分别通过轴承与第一可伸缩机械下臂（13）、第一腕转轴（15）转动连接；第一腕转轴（15）上安装有人工光源（11），光源调节机构底座（12）、第一可伸缩机械下臂（13）、第一可旋转上臂（14）和第一腕转轴（15）均配备安装有单独的驱动电机。
3.根据权利要求1所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，其特征在于，所述第一光电探测器（22）和石墨烯加热板（23）之间的间距为5cm。
4.根据权利要求1所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，其特征在于，所述长波红外四分之一波片（317）安装在第一电控高速旋转轮（320）上；所述长波红外偏振片（318）安装在第二电控高速旋转轮（321）上。
5.根据权利要求1所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，其特征在于，所述偏振探测调节机构包括由下至上依次连接的偏振探测调节机构底座（32）、旋转轴（33）、第二可伸缩机械下臂（34）、可伸缩旋转中臂（35）、第二可旋转上臂（36）以及第二腕转轴（37），第二腕转轴（37）上安装有偏振探测组件（31），偏振探测调节机构底座（32）、旋转轴（33）、第二可伸缩机械下臂（34）、可伸缩旋转中臂（35）、第二可旋转上臂（36）以及第二腕转轴（37）均配备安装有单独的驱动电机。
6.基于位置调控目标重建的分布式偏振探测方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-5中任一项所述的分布式偏振探测系统进行实施，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测方法，其特征在于，每一组中六个偏振态图像融合为偏振度图像的过程为：基于多尺度图像融合算法中小波变换对低频系数采用主成分分析变换方法融合，对高频系数采用区域特征能量融合规则融合，最后通过小波逆变换得到每一组中六个偏振态图像融合的偏振度图像。
...【技术特征摘要】
1.一种基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，所述分布式偏振探测系统包括照明装置（1）、多参量辅助探测载物台（2）和长波红外偏振探测装置（3），且照明装置（1）、多参量辅助探测载物台（2）和长波红外偏振探测装置（3）分别连接于图像显示与控制系统；其特征在于：所述照明装置（1）具备模拟太阳的人工光源（11）以及用于调节人工光源（11）位置和/或角度的光源调节机构；所述多参量辅助探测载物台（2）包括载物台主体（21）、第一光电探测器（22）、石墨烯加热板（23）、保温隔热板（24）和第二光电探测器（25），所述第一光电探测器（22）固定贴合在载物台主体（21）的上表面中央位置；所述石墨烯加热板（23）以设定的间距设置在第一光电探测器（22）上方；所述保温隔热板（24）设置在第一光电探测器（22）以及石墨烯加热板（23）的外围；所述第二光电探测器（25）为环形光电探测器，第二光电探测器（25）置于保温隔热板（24）上方，第二光电探测器（25）的中央区域作为目标（26）的放置区，且目标（26）底面与石墨烯加热板（23）的上表面贴合；所述长波红外偏振探测装置（3）具有三个子偏振探测装置，且三个子偏振探测装置分散分布在所述多参量辅助探测载物台（2）的一侧，三个子偏振探测装置均具有偏振探测组件（31）以及用于调整偏振探测组件（31）位置和/或角度的偏振探测调节机构，偏振探测组件（31）包括长波红外偏振探测模块（311）和激光气体检测光电模块，激光气体检测光电模块包括激光器、准直扩束光学单元（312）和会聚透镜（313），且三个子偏振探测装置中搭载的激光器分别采用671nm激光器（314）、1064nm激光器（315）和二氧化碳激光器（316）；所述长波红外偏振探测模块（311）包括沿光线传播方向依次设置的长波红外四分之一波片（317）、长波红外偏振片（318）和长波红外相机（319）。
2.根据权利要求1所述的基于位置调控目标重建的分布式偏振探测系统，其特征在于，所述光源调节机构包括光源调节机构底座（12）、第...
【专利技术属性】
技术研发人员：战俊彤，高刚，张肃，付强，李英超，云靖鸣，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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