偏振成像技術(shù)分為哪幾類？分別有何特點(diǎn)？

偏振成像可以獲取目標(biāo)的空間、光強(qiáng)以及偏振信息，由目標(biāo)物體發(fā)出或反射的光線攜帶的偏振信息，可以用來推斷出目標(biāo)物體的物理性質(zhì)，包括折射率、表面粗糙度、介電常數(shù)等各種信息，為目標(biāo)探測(cè)提供更準(zhǔn)確的信息保障。通過獲取偏振信息的方式不同，可以將偏振成像技術(shù)分為以下幾類。

分時(shí)型偏振成像技術(shù)

此方法主要特征是偏振元件發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其原理是利用旋轉(zhuǎn)的偏振元件來回通過成像光路，將入射光線進(jìn)行偏振調(diào)制，達(dá)到分時(shí)獲取目的。最后根據(jù)得到的偏振圖像復(fù)原出斯托克斯信息。該技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)成熟，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單成本較低，由于是分時(shí)獲取，導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性探測(cè)能力較差，運(yùn)動(dòng)部件的加入也導(dǎo)致系統(tǒng)精度低的缺點(diǎn)。

分振幅型偏振成像技術(shù)

此方法是通過利用多通道成像的方式進(jìn)行探測(cè)，利用分束器將入射光分離，將偏振光學(xué)系統(tǒng)和成像部件加到每條支路中，每個(gè)支路上的延遲器均不同，由此便可以探測(cè)到不同的偏振信息，最后再將得到的圖像復(fù)原即可獲取斯托克斯偏振圖像。該技術(shù)是同時(shí)獲取不同支路的偏振信息，具有較好的實(shí)時(shí)性、并且空間分辨率較高，但由于需要多條支路導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝調(diào)較為困難，各個(gè)支路的定標(biāo)精度要求較高。

分孔徑型偏振成像

該方法是利用前置光學(xué)系統(tǒng)將入射光線分為不同的孔徑，每個(gè)孔徑為一個(gè)單獨(dú)的支路，不同支路利用不同的偏振探測(cè)器來測(cè)量，最后使用同一探測(cè)器接受像面上的四幅圖像。該方法實(shí)時(shí)性較好，但是由于采用同一焦平面探測(cè)器導(dǎo)致系統(tǒng)空間分辨率降低，同時(shí)系統(tǒng)體積較大。

分焦面型偏振成像

該技術(shù)利用微光學(xué)偏振透鏡陣列在焦平面上集成圖像，目標(biāo)完整的Stokes 信息則用探測(cè)器獲取。該技術(shù)具備較好地實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)體積輕便小巧，但是由于引入微偏振透鏡陣列的緣故，導(dǎo)致空間分辨率有一定程度的降低，同時(shí)會(huì)涉及到單個(gè)像元之間的配準(zhǔn)問題，對(duì)該結(jié)構(gòu)的加工工藝也是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。

快照式偏振成像

該技術(shù)將傳統(tǒng)的偏振控制元件由靜態(tài)雙折射棱鏡替換，在光學(xué)系統(tǒng)中間加入四個(gè)雙折射棱鏡使探測(cè)器上疊加許多包含Stokes 矢量信息的條紋，經(jīng)過算法復(fù)原其斯托克斯參數(shù)，該方法實(shí)時(shí)性好，一次曝光便可以得到目標(biāo)的全部偏振信息，并且其空間配準(zhǔn)能力好，缺點(diǎn)是損失空間分辨率。

強(qiáng)度調(diào)制型偏振成像

該技術(shù)通過在傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)中加入偏振控制模塊進(jìn)行目標(biāo)光偏振信息的獲取，由兩個(gè)多級(jí)波片和一個(gè)線偏振片構(gòu)成PSIM 模塊，對(duì)入射光線進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，再配合特定的復(fù)原方法，即可在光強(qiáng)信息中解算出偏振信息，該技術(shù)有著實(shí)時(shí)性好，系統(tǒng)無活動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全斯托克斯矢量測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其反演方法的原理性問題會(huì)損失偏振光譜分辨率。