第35卷，第4期 2015年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
静态调制的光谱偏振成像系统
赵海博，李欢，林棚凌，王
销
北京空间机电研究所，北京100094
Vol. 35 ,No. 4 -pp1129-1133
April,2015
基于静态调制的光谱偏振成像系统，将静态调制偏振探测方法与Sawart偏光镜十涉成像原理相结合，可在成像过程中实时获取目标的光谱信息和全部四个Stokes偏振信息。与传统系统相比较，该系统具有无运动部件、无需动态电控调制、没获缝限制、光通量大等优点。介绍广系统组成和基本原理，搭建广实验装置，实验装置包括二次成像光学系统、偏振调制模块、干涉成像模块、CCD图像采集及数据处理模块等，成像谱段范围为可见光近红外（480950nm）。利用实验装置对白板、飞机玩具模型进行成像实验，验证该系统的光谱偏振成像数据获取能力。对静态调制的偏振测量精度进行了验证，偏振测量统计误差小于5%。实验结果验证了系统原理的正确性和可行性，获取的光谱偏振成像数据在目标识别、目标分类、遥感探测等方面具有较高的应用价值。
关键词光谱偏振；静态调制；Savart偏光镜
中图分类号：TH744
文献标识码：A
引言
DI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2015)04-1129-05
AOTF声光调制和LCVR电控液晶调制获取光谱和偏振信息，存在非实时探测的缺点，且系统的透光效率低，有效通光量低8]。BALL航天技术公司研制的BATC斯托克斯成像
光谱偏振成像技术是近年发展起来的新型光学遥感探测
技术，是当今光学遥感技术发展的前措。光谱信息和偏振信息是光的固有属性，能真实反映目标的纹理结构特征、材料的理化特性、粗糙度、含水量、各向异性等，在目标识别]、目标分类、大气探测"]、水色遥感"]、天文探测、资源调查和海岸环境监测等领域具有重要应用价值。
要表征光的光谱偏振状态，必须得到4个Stokes参量信
息以及所对应的波长信息。传统偏振测量方法是连续进行4 次测量，建立4个方程求解Stokes参量。实现方法主要有波片旋转法、分波前、分振幅法、电光调制法等，这就造成了仪器函数须在时间尺度上或空间尺度上改变4次，从而导致仪器结构复杂"。传统光谱测量方法是采用有狭缝的色散系统，光通量受到限制，而基于AOTF和LCTF的光谱探测系统存在不能实时探测的缺点，且系统本身的透光效率较低。光谱偏振成像探测系统的代表性产品有法国空间研究中心的POLDER仪器了，利用旋转偏振片、滤波片的方式探测光谱和线偏振信息，存在非实时探测、需要机械运动、系统结构复杂体积大等缺点。美国陆军研究实验室研制的一种覆盖可见光至近红外谱区的紧漆型分光偏振成像仪，采用
收稿日期：2014-11-05，修订日期：2015-02-11
基金项目：国家自然科学基金项目(11204014)资助
作者简介：赵海博，1983年生，北京空间机电研究所硕士研究生
偏振仪，利用LCTF和LCVR电光调制器获得光谱图像和 Stokes失量图像，也存在非实时探测的缺点。国内中科院安微光机所研制的多波段偏振CCD相机只能对线偏振和少数几个谱段探测，分时探测，需要旋转滤光片，系统结构较为复杂01。
提出一种基于静态调制的光谱偏振成像系统，偏振探测采用基于静态调制的偏振探测原理，光谱探测采用基于Sa vart偏光镜干涉成像的原理，是静态共光路系统，系统没有狭缝，与传统系统相比较，具有结构紧凑、无运动部件、无
需电控调制、光通量大等优点。 1系统组成及探测原理 1.1
系统组成
基于静态调制的光谱偏振成像系统如图1所示，包括前置光学系统、中继光学系统、静态偏振调制模块、Savart偏光镜干涉成像模块、后置成像光学系统、CCD图像采集及数据处理模块，整个系统放在可匀速旋转的转台上，匀速转台用于模拟推扫成像。
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