一种机载偏振多光谱遥感成像仪、成像方法及确定地面摇杆目标的方法-USB迷|专注于互联网分享

2024年6月15日发(作者：吴弘懿)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.1

(22)申请日 2016.04.26

(71)申请人东南大学

地址 210096 江苏省南京市四牌楼2号

(72)发明人陆泽橼吴乐南张煜东戚晨皓

(74)专利代理机构江苏永衡昭辉律师事务所

代理人王斌

(51)

(10)申请公布号 CN 105784114 A

(43)申请公布日 2016.07.20

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种机载偏振多光谱遥感成像仪、

成像方法及确定地面摇杆目标的方法

(57)摘要

本发明涉及一种机载偏振多光谱遥

感成像仪、成像方法及确定地面遥感目标

的方法，成像仪包括结构光发射模块、遥

感光线偏振状态选择模块以及图像获取模

块；结构光发射模块包括线结构光源以及

推扫部分；遥感光线偏振状态选择模块包

括光偏振预先处理部分、接收光偏振部分

和条带式多光谱部分，接收光偏振部分用

于回波光的偏振选择，条带式多光谱部分

由多个滤光波段不同的滤光片组成用于过

滤不同波段的回波光；图像获取模块用于

获取经所述条带式多光谱部分过滤后的回

波光。本发明通过条带式多光谱滤镜这种

简便结构，可以获取视野内每个像素点的

多光谱信息。简便结构适合于小型无人机

机载测量。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权利要求说明书

1.一种机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：包括结构光发射模块、

遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块；所述结构光发射模块包括线

光源以及推扫部分，所述推扫部分用于在整个视野内对经所述

结构光进行导向扫描；所述遥感光线偏振状态选

接收光偏振部分和条带式多

择，所述条带

结构

线结构光源发出的

择模块包括光偏振预先处理部分、

光谱部分，所述接收光偏振部分用于回波光的偏振选

式多光谱部分由多个滤光波段不同的滤光片组成用于过滤不同波段

的回波光；所述图像获取模块用于获取经所述条带式多光谱部分过滤后的回

所述推扫部分的扫描方向与线结构光源的结构光垂直向。波光；

2.根据权利要求1所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：所述

状

入射光偏振预处理模块包括用于在所述结构光一次视野扫描过程中保持偏振

态不变的液晶玻片，所述液晶玻片在不同批次视野扫描采取不

同偏振态。

3.根据权利要求1或2所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：所述

推扫部分的导向扫描方向是从左至右或从右至左。

所述图像处理模块包括第一机载相机和第二机载相机。

5.一种基于权利要求1至4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方

步骤一：宽带线结构光源发射结构光，结构光穿过光偏振镜预处理部分，然

后从左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，

光视野扫描过程中保持偏振状态不变，不同批次视野扫

法，其特征在于，步骤是：

在一次结构

描可采取不同偏振态；

步骤二：结构光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收部分的光偏振镜，

步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片

一起占据视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波

接收部分的光偏振镜进行回波光的偏振选择；

段不同；

步骤四：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。

6.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于：主动结构光扫描的条件

为：

$\frac{v \cdot W_{v}}{W_{l} \cdot F} < 0.1 * h$

式中，v为偏振多光谱遥感成像仪飞行器载体的前向速度，W_v为机载

相机视野对应地面宽度，W_l

h为飞为宽带线结构光对应地面照射宽度，F为机载相机帧率，

行器高度。

7.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于：所述图像获取模块为机

8.一种基于权利要求1-4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪确定地面遥

任意光波状态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：

感目标的方法，其特征在于：

载相机，机载相机信号在采集卡中处理，给出一定时滞后的多光谱图像输出。

$(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})$

其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°

偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为：

$(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & \cos 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & \cos 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & \cos 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})$

hs>

方向线偏振分量差值，V是右旋圆偏振分量和左旋圆偏振分量差值；

旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下：

$(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})$

$I (α) = \frac{1}{2} (I + Q c o s 2 α + U \sin 2 α)$

采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U；

被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为：

$P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)$

$θ = \frac{1}{2} a r c t a n \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})$

根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。

9.一种基于权利要求1至4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，

步骤一：借助日光在机载遥感目标处照射，反射光返回到接收光偏振部分，

步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起充

步骤三：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。

10.根据权利要求9所述的成像方法，所述图像获取模块包括第一机载相机和第

二机载相机，地面目标一部分到达含偏振片的第一机载相机，另外一

偏振片的第二机载相机；第一机载相机和第二记载相机

满视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波段不同；

接收光偏振部分进行回波光的偏振选择；

其特征在于，步骤是：

部分到达无

获取图像之差偏振方向为 α+90°角，其中α为第一记载相机的偏振

载相机信号在采集卡中处理，

片方向角，第一机载相机和第二机

给出一定时滞后的多光谱图像输出。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于条带滤光片的机载偏振多光谱遥感成像仪，涉及到基于

背景技术

在航空信息遥感领域，光谱和偏振检测把信息量从光强度空间分布拓展成为

更高维度，包括光强、光谱、空间、偏振方向角和偏振度等信息。能够提高

探测和地物识别的准确度，传统的彩色成像设备，实用三色RGB的

际航空遥感目标识别中需要更多及更窄带的滤光片，这些遥感

军事等方面得到应用，诸如植被状态感知、非侵入生物

在结构复杂，真正得到实际利用的光谱滤光部分

复杂导致重量增加，不利于轻型旋翼无人

样化，同时对偏振反射光的选择也

多光谱和偏振图像信号获取的信息遥感领域。

目标

滤光片，实

已经在国土测绘和

成像。但现有仪器普遍存

远远少于实际仪器提供的，结构

飞机携载。另一方面偏振光发射需要多

需要多样化，以便得到精确的目标识别效果。

发明内容

为了克服现有信息遥感系统技术的不足，而提供一种解决现有信息遥感技术

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：包括结构光发射模块、遥感

光线偏振状态选择模块以及图像获取模块；所述结构光发射模块包括线结构

以及推扫部分，所述推扫部分用于在整个视野内对经所述线结构光源

存在的繁冗复杂问题的机载偏振多光谱遥感成像仪及成像方法。

光源

发出的结构光进行导向扫描；所述遥感光线偏振状态选择模块包括光偏振

收光偏振部分和条带式多光谱部分，所述接收光偏振部

所述条带式多光谱部分由多个滤光波段不

回波光；所述图像获取模块用于获

所述推扫部分的扫描方向与

预先处理部分、接

分用于回波光的偏振选择，

同的滤光片组成用于过滤不同波段的

取经所述条带式多光谱部分过滤后的回波光；

线结构光源的结构光垂直向。

所述入射光偏振预处理模块包括用于在所述结构光一次视野扫描过程中保

持偏振状态不变的液晶玻片，所述液晶玻片在不同批次视野扫描采取不同偏

振态。

所述图像处理模块包括第一机载相机和第二机载相机。

所述推扫部分的导向扫描方向是从左至右或从右至左。

一种基于所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，工作在主动模式下，

步骤一：线结构光源发射结构光，结构光穿过光偏振预先处理部分，然后从

左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，在结构光一

野扫描过程中保持偏振状态不变，不同批次视野扫描采取不同偏振态；

步骤是：

次视

步骤二：结构光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收光偏振镜部分，

步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片

一起构成整个机载相机的视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位

接收光偏振镜进行回波光的偏振选择；

滤光

后波段不同；

步骤四：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。

所述图像获取模块包括机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，给出一定

一种基于所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，工作在被动模式下，

步骤一：借助日光对机载遥感目标照射，反射光返回到接收光偏振镜部分，

步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片

步骤三：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。

通过选择成像获取光线的偏振状态和波段，可增强目标遥感识别能力。机载

偏振多光谱遥感成像仪线结构光扫描方向与线结构光垂直，与条带式多光谱

方向基本平行，条带式多光谱模块方向基本平行于飞机前行方向。

一起占据视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波段不同；

接收光偏振部分进行回波光的偏振选择；

步骤是：

时滞后的多光谱图像输出。

模块

机载偏振多光谱遥感成像仪考虑到飞行器振动和杆臂效应，每帧实际计入遥

感图像信息的只是滤光片面积的一部分。边角余量是为了飞行器振动引起的

而预留的。偏转

机载偏振多光谱遥感成像仪主动宽带线结构光源安装位置就在机载相机附

近，确保入射方向与出射方向小于8°，避免由此引起的偏振效应。

偏振多光谱遥感成像仪飞行器载体的前向速度为v，机载相机视野对应地面

宽度为W_v，宽带线结构光对应地面照射

度为h，为了达到主宽度为W_t，机载相机帧率为F，飞行器高

动结构光扫描成像的效果，要求满足

机载偏振多光谱遥感成像仪接收回波光部分，除了前置偏振片和条带光谱滤

光片组的相机获取遥感图像之外，还有直接获取目标回波没有前置处理装置

机，两者图像差异信息能够反映更多目标信息。的相

一种基于机载偏振多光谱遥感成像仪确定地面遥感目标的方法，任意光波状

$(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})$

态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：

其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°

实际航空遥测中，反射光主要为线偏振光，圆偏振光分量可忽略不计。

$S_{i} = (\begin{matrix} I \\ Q \\ U \\ V \end{matrix})$

偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为

$(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & c o s 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})$

旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下

$(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})$

$I (α) = \frac{1}{2}, (I + Q >cos2α+U>\sin2α)aths>采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U。被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)θ = \frac{1}{2} \arctan \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。地面目标反射光一部分到达含偏振片的相机，另外一部分反射光到达无偏振片的相机。由于地面目标反射光中圆偏振光部分很少，可忽略不计，其中含片相机偏振片方向为α角，两相机获取图像之差偏振方向为α+90°角。偏振发明优点：在一次图像获取中，通过第一机载相机和第二机载相机信息，获得两个偏振方向上遥感目标图像信息。通过三个不同角度偏振信息，结合Mueller矩阵出每个像素点的stokes分量。这种结构适用于机载遥感，一次两个垂振信息使得解算更为鲁棒。反演直方向的偏随着飞行器的行进，通过条带式多光谱滤镜这种简便结构，可以获取视野内主动宽带线结构光源通过前置偏振滤镜，实现发射光的预处理，有利于遥感图像表示。每个像素点的多光谱信息。简便结构适合于小型无人机机载测量。本发明明确了前行速度、高度、机载相机帧率等变量间的函数关系，并给出附图说明图1是机载偏振多光谱遥感成像仪结构示意图；图2是主动模式下的工作流程示意图；图3是被动模式下的工作流程示意图；图4是探测全流程诸元相互作用示意图；首先主动发射宽带结构光，在推扫机构作用，经过液晶偏振片后扫描覆盖视野内目标，地面目标反射，一部分经过偏振片和条带滤光片组后达到第一机机,另外一部分直接到达第二机载相机。由于地面目标反射光中间圆略不计，其中第一机载相机的偏振片方向为α角，两机载相机振方向为α+90°角。了发射光与接收光角度方向间夹角要求。载相偏振光可忽获取图像之差偏图5是摄像视野中的主动探测结构光和条带多光谱滤光组合示意图；1----扫描宽带线结构光；2,3,4,5----四个不同波长的条带滤光片；6----机载相具体实施方式下面结合附图，对本发明作详细说明：机视野。如图1所示，本发明一种机载偏振多光谱遥感成像仪，包括结构光发射模块、遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块。其中，结构光发射模块包括构光源以及推扫部分，推扫部分用于在整个视野内对经线结构光源发进行导向扫描，推扫部分包括一套用于导向的推扫机构，推扫向是从左至右或从右至左；遥感光线偏振状态选择模块接收光偏振部分和条带式多光谱部分，接条带式多光谱部分由多个滤光波段光；图像获取模块用于获取描方向与线结构光源载相机。入射状态不线结出的结构光部分的导向扫描方包括光偏振预先处理部分、收光偏振部分用于回波光的偏振选择，不同的滤光片组成用于过滤不同波段的回波经条带式多光谱部分过滤后的回波光；推扫部分的扫的结构光垂直向。图像处理模块包括第一机载相机和第二机光偏振预处理模块包括用于在结构光一次视野扫描过程中保持偏振变的液晶玻片，液晶玻片在不同批次视野扫描采取不同偏振态。机载偏振多光谱遥感成像仪工作模式包括主动模式和被动模式。其中主动模式下的工作如图2所示，步骤是：步骤一：宽带线结构光发射，发射光穿过液晶偏振预先处理模块，然后从左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，在一次结构光扫描过程中保持偏振角度等状态不变，不同批次视野扫描采取不同偏视野振态。步骤二：发射光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收光偏振镜模块，步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起占据视场，彼此滤光波段不同，导致在视场的不同条带部位滤光后波段不同。接收光偏振镜模块也含前置液晶偏振模块，进行回波光的偏振选择。步骤四：偏振滤光选择后的光进入机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，被动模式下的工作如图3所示，步骤如下：步骤一：借助日光在机载遥感目标处照射，反射光返回到接收光偏振模块，步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起构步骤三：偏振滤光选择后的光进入机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，通过选择成像获取光线的偏振状态和波段，可增强目标遥感识别能力。机载偏振多光谱遥感成像仪主要包括结构光发射、遥感光线偏振状态选择和波段和图像获取模块三个部分组成。直接给出一定时滞后的多光谱图像输出。成视场，彼此滤光波段不同，导致在视场的不同条带部位滤光后波段不同。接收光偏振模块也是液晶偏振模块，进行回波光的偏振选择。直接给出一定时滞后的多光谱图像输出。选择机载偏振多光谱遥感成像仪发射部分主要由宽频段线结构光源、推扫部分组成。遥感光线偏振状态选择和波段选择部分包括发射光偏振预先处理、接收振模块、条带式多光谱模块。图像获取模块包括第一机载相机和第二成。光偏机载相机组如图5所示，1表示的是扫描宽带线结构光形状，在推扫机构作用下扫描覆盖视野内目标；2,3,4,5代表了几个不同波长的条带滤光片的形状，目标每个都要经过这组不同波长的条带滤光片，表示的是多个滤光片彼此独立像素组合起来共同充满视野；6代表摄像头视野形状。宽带线结构光与条带滤带线结构光扫描方向与条带滤光片长度方向一致。光片相互垂直，宽任意光波状态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°实际航空遥测中，反射光主要为线偏振光，圆偏振光分量可忽略不计。S_{i} = (\begin{matrix} I \\ Q & U & V \end{matrix})偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为：(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & c o s 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下：(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})I (α) = \frac{1}{2}, (I + Q >cos2α+U>\sin2α)aths>采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U。被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为：P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)θ = \frac{1}{2} \arctan \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。地面目标一部分到达含偏振片的机载相机,另外一部分到达无偏振片的机载相机。由于地面目标反射光中圆偏振光部分很少，可忽略不计，其中含偏振机偏振片方向为α角，两相机获取图像之差偏振方向为α+90°角。片相2024年6月15日发(作者：吴弘懿)(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利说明书(21)申请号 CN2.1(22)申请日 2016.04.26(71)申请人东南大学地址 210096 江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人陆泽橼吴乐南张煜东戚晨皓(74)专利代理机构江苏永衡昭辉律师事务所代理人王斌(51)(10)申请公布号 CN 105784114 A(43)申请公布日 2016.07.20权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称一种机载偏振多光谱遥感成像仪、成像方法及确定地面摇杆目标的方法(57)摘要本发明涉及一种机载偏振多光谱遥感成像仪、成像方法及确定地面遥感目标的方法，成像仪包括结构光发射模块、遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块；结构光发射模块包括线结构光源以及推扫部分；遥感光线偏振状态选择模块包括光偏振预先处理部分、接收光偏振部分和条带式多光谱部分，接收光偏振部分用于回波光的偏振选择，条带式多光谱部分由多个滤光波段不同的滤光片组成用于过滤不同波段的回波光；图像获取模块用于获取经所述条带式多光谱部分过滤后的回波光。本发明通过条带式多光谱滤镜这种简便结构，可以获取视野内每个像素点的多光谱信息。简便结构适合于小型无人机机载测量。法律状态法律状态公告日法律状态信息法律状态权利要求说明书1.一种机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：包括结构光发射模块、遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块；所述结构光发射模块包括线光源以及推扫部分，所述推扫部分用于在整个视野内对经所述结构光进行导向扫描；所述遥感光线偏振状态选接收光偏振部分和条带式多择，所述条带结构线结构光源发出的择模块包括光偏振预先处理部分、光谱部分，所述接收光偏振部分用于回波光的偏振选式多光谱部分由多个滤光波段不同的滤光片组成用于过滤不同波段的回波光；所述图像获取模块用于获取经所述条带式多光谱部分过滤后的回所述推扫部分的扫描方向与线结构光源的结构光垂直向。波光；2.根据权利要求1所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：所述状入射光偏振预处理模块包括用于在所述结构光一次视野扫描过程中保持偏振态不变的液晶玻片，所述液晶玻片在不同批次视野扫描采取不同偏振态。3.根据权利要求1或2所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：4.根据权利要求1所述的机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：所述推扫部分的导向扫描方向是从左至右或从右至左。所述图像处理模块包括第一机载相机和第二机载相机。5.一种基于权利要求1至4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方步骤一：宽带线结构光源发射结构光，结构光穿过光偏振镜预处理部分，然后从左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，光视野扫描过程中保持偏振状态不变，不同批次视野扫法，其特征在于，步骤是：在一次结构描可采取不同偏振态；步骤二：结构光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收部分的光偏振镜，步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片一起占据视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波接收部分的光偏振镜进行回波光的偏振选择；段不同；步骤四：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。6.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于：主动结构光扫描的条件为：\frac{v \cdot W_{v}}{W_{l} \cdot F} < 0.1 * h式中，v为偏振多光谱遥感成像仪飞行器载体的前向速度，W v 为机载相机视野对应地面宽度，W lh为飞为宽带线结构光对应地面照射宽度，F为机载相机帧率，行器高度。7.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于：所述图像获取模块为机8.一种基于权利要求1-4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪确定地面遥任意光波状态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：感目标的方法，其特征在于：载相机，机载相机信号在采集卡中处理，给出一定时滞后的多光谱图像输出。(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为：(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & \cos 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & \cos 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & \cos 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})hs>方向线偏振分量差值，V是右旋圆偏振分量和左旋圆偏振分量差值；旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下：(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})I (α) = \frac{1}{2} (I + Q c o s 2 α + U \sin 2 α)采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U；被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为：P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)θ = \frac{1}{2} a r c t a n \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。9.一种基于权利要求1至4任一所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，步骤一：借助日光在机载遥感目标处照射，反射光返回到接收光偏振部分，步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起充步骤三：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。10.根据权利要求9所述的成像方法，所述图像获取模块包括第一机载相机和第二机载相机，地面目标一部分到达含偏振片的第一机载相机，另外一偏振片的第二机载相机；第一机载相机和第二记载相机满视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波段不同；接收光偏振部分进行回波光的偏振选择；其特征在于，步骤是：部分到达无获取图像之差偏振方向为 α+90°角，其中α为第一记载相机的偏振载相机信号在采集卡中处理，片方向角，第一机载相机和第二机给出一定时滞后的多光谱图像输出。说明书技术领域本发明涉及一种基于条带滤光片的机载偏振多光谱遥感成像仪，涉及到基于背景技术在航空信息遥感领域，光谱和偏振检测把信息量从光强度空间分布拓展成为更高维度，包括光强、光谱、空间、偏振方向角和偏振度等信息。能够提高探测和地物识别的准确度，传统的彩色成像设备，实用三色RGB的际航空遥感目标识别中需要更多及更窄带的滤光片，这些遥感军事等方面得到应用，诸如植被状态感知、非侵入生物在结构复杂，真正得到实际利用的光谱滤光部分复杂导致重量增加，不利于轻型旋翼无人样化，同时对偏振反射光的选择也多光谱和偏振图像信号获取的信息遥感领域。目标滤光片，实已经在国土测绘和成像。但现有仪器普遍存远远少于实际仪器提供的，结构飞机携载。另一方面偏振光发射需要多需要多样化，以便得到精确的目标识别效果。发明内容为了克服现有信息遥感系统技术的不足，而提供一种解决现有信息遥感技术为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种机载偏振多光谱遥感成像仪，其特征在于：包括结构光发射模块、遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块；所述结构光发射模块包括线结构以及推扫部分，所述推扫部分用于在整个视野内对经所述线结构光源存在的繁冗复杂问题的机载偏振多光谱遥感成像仪及成像方法。光源发出的结构光进行导向扫描；所述遥感光线偏振状态选择模块包括光偏振收光偏振部分和条带式多光谱部分，所述接收光偏振部所述条带式多光谱部分由多个滤光波段不回波光；所述图像获取模块用于获所述推扫部分的扫描方向与预先处理部分、接分用于回波光的偏振选择，同的滤光片组成用于过滤不同波段的取经所述条带式多光谱部分过滤后的回波光；线结构光源的结构光垂直向。所述入射光偏振预处理模块包括用于在所述结构光一次视野扫描过程中保持偏振状态不变的液晶玻片，所述液晶玻片在不同批次视野扫描采取不同偏振态。所述图像处理模块包括第一机载相机和第二机载相机。所述推扫部分的导向扫描方向是从左至右或从右至左。一种基于所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，工作在主动模式下，步骤一：线结构光源发射结构光，结构光穿过光偏振预先处理部分，然后从左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，在结构光一野扫描过程中保持偏振状态不变，不同批次视野扫描采取不同偏振态；步骤是：次视步骤二：结构光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收光偏振镜部分，步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片一起构成整个机载相机的视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位接收光偏振镜进行回波光的偏振选择；滤光后波段不同；步骤四：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。所述图像获取模块包括机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，给出一定一种基于所述机载偏振多光谱遥感成像仪的成像方法，工作在被动模式下，步骤一：借助日光对机载遥感目标照射，反射光返回到接收光偏振镜部分，步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱部分的滤光片，多个滤光片步骤三：偏振滤光选择后的光进入图像获取模块获得多光谱图像并输出。通过选择成像获取光线的偏振状态和波段，可增强目标遥感识别能力。机载偏振多光谱遥感成像仪线结构光扫描方向与线结构光垂直，与条带式多光谱方向基本平行，条带式多光谱模块方向基本平行于飞机前行方向。一起占据视场，彼此滤光波段不同，在视场的不同条带部位滤光后波段不同；接收光偏振部分进行回波光的偏振选择；步骤是：时滞后的多光谱图像输出。模块机载偏振多光谱遥感成像仪考虑到飞行器振动和杆臂效应，每帧实际计入遥感图像信息的只是滤光片面积的一部分。边角余量是为了飞行器振动引起的而预留的。偏转机载偏振多光谱遥感成像仪主动宽带线结构光源安装位置就在机载相机附近，确保入射方向与出射方向小于8°，避免由此引起的偏振效应。偏振多光谱遥感成像仪飞行器载体的前向速度为v，机载相机视野对应地面宽度为W v ，宽带线结构光对应地面照射度为h，为了达到主宽度为W t ，机载相机帧率为F，飞行器高动结构光扫描成像的效果，要求满足机载偏振多光谱遥感成像仪接收回波光部分，除了前置偏振片和条带光谱滤光片组的相机获取遥感图像之外，还有直接获取目标回波没有前置处理装置机，两者图像差异信息能够反映更多目标信息。的相一种基于机载偏振多光谱遥感成像仪确定地面遥感目标的方法，任意光波状(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°实际航空遥测中，反射光主要为线偏振光，圆偏振光分量可忽略不计。S_{i} = (\begin{matrix} I \\ Q \\ U \\ V \end{matrix})偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & c o s 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})I (α) = \frac{1}{2}, (I + Q >cos2α+U>\sin2α)aths>采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U。被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)θ = \frac{1}{2} \arctan \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。地面目标反射光一部分到达含偏振片的相机，另外一部分反射光到达无偏振片的相机。由于地面目标反射光中圆偏振光部分很少，可忽略不计，其中含片相机偏振片方向为α角，两相机获取图像之差偏振方向为α+90°角。偏振发明优点：在一次图像获取中，通过第一机载相机和第二机载相机信息，获得两个偏振方向上遥感目标图像信息。通过三个不同角度偏振信息，结合Mueller矩阵出每个像素点的stokes分量。这种结构适用于机载遥感，一次两个垂振信息使得解算更为鲁棒。反演直方向的偏随着飞行器的行进，通过条带式多光谱滤镜这种简便结构，可以获取视野内主动宽带线结构光源通过前置偏振滤镜，实现发射光的预处理，有利于遥感图像表示。每个像素点的多光谱信息。简便结构适合于小型无人机机载测量。本发明明确了前行速度、高度、机载相机帧率等变量间的函数关系，并给出附图说明图1是机载偏振多光谱遥感成像仪结构示意图；图2是主动模式下的工作流程示意图；图3是被动模式下的工作流程示意图；图4是探测全流程诸元相互作用示意图；首先主动发射宽带结构光，在推扫机构作用，经过液晶偏振片后扫描覆盖视野内目标，地面目标反射，一部分经过偏振片和条带滤光片组后达到第一机机,另外一部分直接到达第二机载相机。由于地面目标反射光中间圆略不计，其中第一机载相机的偏振片方向为α角，两机载相机振方向为α+90°角。了发射光与接收光角度方向间夹角要求。载相偏振光可忽获取图像之差偏图5是摄像视野中的主动探测结构光和条带多光谱滤光组合示意图；1----扫描宽带线结构光；2,3,4,5----四个不同波长的条带滤光片；6----机载相具体实施方式下面结合附图，对本发明作详细说明：机视野。如图1所示，本发明一种机载偏振多光谱遥感成像仪，包括结构光发射模块、遥感光线偏振状态选择模块以及图像获取模块。其中，结构光发射模块包括构光源以及推扫部分，推扫部分用于在整个视野内对经线结构光源发进行导向扫描，推扫部分包括一套用于导向的推扫机构，推扫向是从左至右或从右至左；遥感光线偏振状态选择模块接收光偏振部分和条带式多光谱部分，接条带式多光谱部分由多个滤光波段光；图像获取模块用于获取描方向与线结构光源载相机。入射状态不线结出的结构光部分的导向扫描方包括光偏振预先处理部分、收光偏振部分用于回波光的偏振选择，不同的滤光片组成用于过滤不同波段的回波经条带式多光谱部分过滤后的回波光；推扫部分的扫的结构光垂直向。图像处理模块包括第一机载相机和第二机光偏振预处理模块包括用于在结构光一次视野扫描过程中保持偏振变的液晶玻片，液晶玻片在不同批次视野扫描采取不同偏振态。机载偏振多光谱遥感成像仪工作模式包括主动模式和被动模式。其中主动模式下的工作如图2所示，步骤是：步骤一：宽带线结构光发射，发射光穿过液晶偏振预先处理模块，然后从左至右或从右至左，结构光在推扫机构的导向下扫描整个视野，在一次结构光扫描过程中保持偏振角度等状态不变，不同批次视野扫描采取不同偏视野振态。步骤二：发射光在机载遥感目标处反射，反射光返回到接收光偏振镜模块，步骤三：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起占据视场，彼此滤光波段不同，导致在视场的不同条带部位滤光后波段不同。接收光偏振镜模块也含前置液晶偏振模块，进行回波光的偏振选择。步骤四：偏振滤光选择后的光进入机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，被动模式下的工作如图3所示，步骤如下：步骤一：借助日光在机载遥感目标处照射，反射光返回到接收光偏振模块，步骤二：偏振选择后的回波光经过条带式多光谱滤光片，多个滤光片一起构步骤三：偏振滤光选择后的光进入机载相机，机载相机信号在采集卡中处理，通过选择成像获取光线的偏振状态和波段，可增强目标遥感识别能力。机载偏振多光谱遥感成像仪主要包括结构光发射、遥感光线偏振状态选择和波段和图像获取模块三个部分组成。直接给出一定时滞后的多光谱图像输出。成视场，彼此滤光波段不同，导致在视场的不同条带部位滤光后波段不同。接收光偏振模块也是液晶偏振模块，进行回波光的偏振选择。直接给出一定时滞后的多光谱图像输出。选择机载偏振多光谱遥感成像仪发射部分主要由宽频段线结构光源、推扫部分组成。遥感光线偏振状态选择和波段选择部分包括发射光偏振预先处理、接收振模块、条带式多光谱模块。图像获取模块包括第一机载相机和第二成。光偏机载相机组如图5所示，1表示的是扫描宽带线结构光形状，在推扫机构作用下扫描覆盖视野内目标；2,3,4,5代表了几个不同波长的条带滤光片的形状，目标每个都要经过这组不同波长的条带滤光片，表示的是多个滤光片彼此独立像素组合起来共同充满视野；6代表摄像头视野形状。宽带线结构光与条带滤带线结构光扫描方向与条带滤光片长度方向一致。光片相互垂直，宽任意光波状态都可用包含四个分量的stokes矢量来表示：(\begin{matrix} I = < {| E_{x} |}^{2} > + < {| E_{y} |}^{2} > \\ Q = < {| E_{x} |}^{2} > - < {| E_{y} |}^{2} > \\ U = < 2 E_{x} E_{y} \cos δ > \\ V = < 2 E_{x} E_{y} \sin δ > \end{matrix})其中I是总光强，Q是水平和垂直方向线偏振分量差，U表示45°和135°实际航空遥测中，反射光主要为线偏振光，圆偏振光分量可忽略不计。S_{i} = (\begin{matrix} I \\ Q & U & V \end{matrix})偏振片转过角度时的Mueller矩阵表示为：(\begin{matrix} P_{α} = T (α) P T (- α) \\ = \frac{1}{2} (\begin{matrix} 1 & c o s 2 α & \sin 2 α & 0 \\ \cos 2 α & \cos^{2} 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & 0 \\ \sin 2 α & c o s 2 α \sin 2 α & \sin^{2} 2 α & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}) \end{matrix})旋转到这个角度偏振片出射光波的stokes矢量表示如下：(\begin{matrix} S_{c} = [P_{α}] [S_{i}] \\ = (\begin{matrix} I (α) \\ Q (α) \\ U (α) \\ V (α) \end{matrix}) \end{matrix})I (α) = \frac{1}{2}, (I + Q >cos2α+U>\sin2α)aths>采用旋转三个偏振检测角度的方法得到stokes参数I、Q、U。被测光波的线偏振度P和偏振方向角θ为：P = \frac{\sqrt{Q^{2} + U^{2}}}{I}, (0 \leq P \leq 1)θ = \frac{1}{2} \arctan \frac{U}{Q}, (- \frac{π}{2} < θ < \frac{π}{2})根据上述公式求得多角度多波段偏振度来表征地面遥感目标。地面目标一部分到达含偏振片的机载相机,另外一部分到达无偏振片的机载相机。由于地面目标反射光中圆偏振光部分很少，可忽略不计，其中含偏振机偏振片方向为α角，两相机获取图像之差偏振方向为α+90°角。片相继续浏览有关偏振结构光谱部分模块的文章分享到转转请注明出处： http://www.usbmi.com/quan/1718394043a1792642.html与本文相关的文章具有GPS定位导航功能的3G手机 Kinetix 6200和Kinetix 6500模块化多轴伺服驱动器控制模块说明书_百 Guard产品竞争分析V5.3 A43S拆机教程 HTML表格的基本结构标记 Excel型高中3500个英语单词表带音标 (1) QGDW 376.2国网载波路由模块协议说明(N12N6)V15-2 3-6 VersaMax 模块、电源供应器和载具用户手册 - 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