凝視式光譜偏振成像原理與實現方法研究

《凝視式光譜偏振成像原理與實現方法研究》是依託蘇州大學，由周建康擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：凝視式光譜偏振成像原理與實現方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周建康
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

多維信息獲取技術能夠大幅提高探測識別能力，但存在信息獲取非同步問題。本課題研究偏振、光譜、空間信息的並行獲取技術，能夠在高探測效率的前提下，降低探測系統複雜度。本課題提出一種新型凝視式光譜偏振成像原理與實現方法，利用晶體雙折射效應實現偏振分束干涉和光譜調製濾波，不需要在光譜維、空間維、偏振維進行推掃成像，實時獲得光譜偏振四維數據；不需要使用狹縫，能夠最大限度提高系統光通量和信噪比。通過對凝視式光譜成像和凝視式偏振成像原理研究，進行偏振干涉和光譜濾波理論計算，探索消色差稜鏡在偏振分束和微納光柵在光譜分光中的套用；建立完善的系統參數最佳化方法和光譜偏振成像模型，開展凝視式光譜偏振成像微型器件研究；通過數字仿真與物理實驗，驗證原理與實現方法的有效性。該研究對發展快速、高效目標探測技術具有重要意義。

結題摘要

本課題是基於晶體雙折射原理和微納光柵技術研究凝視光譜偏振成像原理和實現方法。在分別研究了凝視偏振成像原理和凝視光譜成像原理基礎上，開展光譜偏振一體化的聯合成像原理和方法研究。針對提出的凝視偏振成像方案開展了Mueller偏振矩陣理論分析和物理傳輸描述，對四通道偏振成像形式進行光學結構計算分析，研究了共孔徑和偏心分孔徑組合結構實現凝視偏振成像光學系統，利用光學傳遞矩陣對偏振成像光學系統進行成像質量評價和象差分析。研究雙折射晶體光線分束特性、延遲調製特性，利用雙折射晶體偏振分束光的發散角與入射角、波長、結構角的變化規律最佳化雙折射晶體稜鏡和雙折射晶體延遲片級聯形式，構建光譜濾波器件，實現凝視光譜成像。研究微納光柵分光技術和偏振調製融合技術並建立偏振調製下的偏振光譜透過率模型，採用Sellmeier色散公式分析雙折射材料特性，通過物理數學模型精確計算波片延遲相位並最佳化雙折射元件結構參數，選擇相位延遲量獲取測量矩陣的最佳條件，利用同心結構構建Offner光譜分光模型，以波象差理論分析平面對稱光學系統象散特性，實現象差補償和校正，得到高光譜解析度的偏振調諧圖像。研究的凝視偏振成像、凝視光譜和凝視光譜偏振提供了多維信息獲取的關鍵技術，對快速發展的高效目標探測具有促進意義，並在空間遙感、醫療診斷、生物化學分析等方面具有廣闊的發展前景。