基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法

刘成淼; 李建欣; 朱日宏; 崔向群

doi:doi:10.3788/AOS201737.1011002

光学学报, 2017, 37 (10): 1011002, 网络出版: 2018-09-07

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Interferometric Imaging Spectropolarimeter Using Dual-Channel Lateral Shearing Beam Splitter

刘成淼 ^1,2李建欣 ^1,2,*朱日宏 ^1,2崔向群 ^1,3

作者单位

¹ 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏南京 210094

² 南京理工大学先进固体激光工业和信息化部重点实验室, 江苏南京 210094

³ 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏南京 210042

图 & 表

图 1. 双通道横向剪切干涉光谱成像原理示意图

Fig. 1. Schematic of dual-channel lateral shearing interferometric spectral imaging

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图 2. 双矩形横向剪切分束器光路展开示意图

Fig. 2. Unfolded optical layout of dual-rectangle lateral shearing beam splitter

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图 3. 叠加干涉条纹的目标图像

Fig. 3. Image of the scene superimposed with the interferometric fringe

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图 4. 单个物点干涉信息提取

Fig. 4. Extraction of the interferogram of a point

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图 5. 基于微偏振阵列的光谱偏振成像方法示意图。(a) 干涉偏振成像示意图;(b)线偏振子图像重构

Fig. 5. Schematic of imaging spectropolarimeter based on mirco-polarization array. (a) Schematic of polarization interference imaging; (b) reconstruction of line polarization sub-images

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图 6. 实验装置图

Fig. 6. Experimental setup

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图 7. 探测目标与系统获取的干涉图像。(a)实验目标场景;(b)(c)(d)干涉图像

Fig. 7. Target and interference images. (a) Experimental target scene; (b)(c)(d) interference images

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图 8. 点A的光谱复原过程示意图。(a)配准后的干涉图序列;(b)从干涉图序列中提取的点A的干涉信息;(c)实验系统以及海洋光学USB4000分别获取的点A的光谱信息

Fig. 8. Spectral reconstruction of point A. (a) Interference image sequence after registration; (b) interferogram of point A extracted from the interference image sequence; (c) spectrum of point A obtained by the proposed method and the USB4000

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图 9. 成像目标的复原光谱图像

Fig. 9. Reconstructed spectral images of the imaged target

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图 10. (a)偏振干涉图像; (b)放大图像

Fig. 10. (a) Polarization interferogram; (b) magnified image

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图 11. 不同线偏振态的干涉图像

Fig. 11. Interferograms with different linear polarization states

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图 12. 点A不同线偏振态的光谱复原曲线

Fig. 12. Reconstructed spectra curves of point A at four linear polarization states

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图 13. 4种线偏振态光谱复原图像

Fig. 13. Reconstructed spectral images at four linear polarization states

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图 14. 点A的Stokes偏振分量光谱曲线

Fig. 14. Spectra curves of three Stokes parameters of point A

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图 15. Stokes偏振分量复原光谱图像

Fig. 15. Reconstructed spectral images of three Stokes parameters

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刘成淼, 李建欣, 朱日宏, 崔向群. 基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法[J]. 光学学报, 2017, 37(10): 1011002. Chengmiao Liu, Jianxin Li, Rihong Zhu, Xiangqun Cui. Interferometric Imaging Spectropolarimeter Using Dual-Channel Lateral Shearing Beam Splitter[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(10): 1011002.

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图 1. 双通道横向剪切干涉光谱成像原理示意图

Fig. 1. Schematic of dual-channel lateral shearing interferometric spectral imaging

图 2. 双矩形横向剪切分束器光路展开示意图

Fig. 2. Unfolded optical layout of dual-rectangle lateral shearing beam splitter

图 3. 叠加干涉条纹的目标图像

Fig. 3. Image of the scene superimposed with the interferometric fringe

图 4. 单个物点干涉信息提取

Fig. 4. Extraction of the interferogram of a point

图 5. 基于微偏振阵列的光谱偏振成像方法示意图。(a) 干涉偏振成像示意图;(b)线偏振子图像重构

Fig. 5. Schematic of imaging spectropolarimeter based on mirco-polarization array. (a) Schematic of polarization interference imaging; (b) reconstruction of line polarization sub-images

图 6. 实验装置图

Fig. 6. Experimental setup

图 7. 探测目标与系统获取的干涉图像。(a)实验目标场景;(b)(c)(d)干涉图像

Fig. 7. Target and interference images. (a) Experimental target scene; (b)(c)(d) interference images

图 8. 点A的光谱复原过程示意图。(a)配准后的干涉图序列;(b)从干涉图序列中提取的点A的干涉信息;(c)实验系统以及海洋光学USB4000分别获取的点A的光谱信息

Fig. 8. Spectral reconstruction of point A. (a) Interference image sequence after registration; (b) interferogram of point A extracted from the interference image sequence; (c) spectrum of point A obtained by the proposed method and the USB4000

图 9. 成像目标的复原光谱图像

Fig. 9. Reconstructed spectral images of the imaged target

图 10. (a)偏振干涉图像; (b)放大图像

Fig. 10. (a) Polarization interferogram; (b) magnified image

图 11. 不同线偏振态的干涉图像

Fig. 11. Interferograms with different linear polarization states

图 12. 点A不同线偏振态的光谱复原曲线

Fig. 12. Reconstructed spectra curves of point A at four linear polarization states

图 13. 4种线偏振态光谱复原图像

Fig. 13. Reconstructed spectral images at four linear polarization states

图 14. 点A的Stokes偏振分量光谱曲线

Fig. 14. Spectra curves of three Stokes parameters of point A

图 15. Stokes偏振分量复原光谱图像

Fig. 15. Reconstructed spectral images of three Stokes parameters

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图 1. 双通道横向剪切干涉光谱成像原理示意图

Fig. 1. Schematic of dual-channel lateral shearing interferometric spectral imaging

图 2. 双矩形横向剪切分束器光路展开示意图

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图 3. 叠加干涉条纹的目标图像

Fig. 3. Image of the scene superimposed with the interferometric fringe

图 4. 单个物点干涉信息提取

Fig. 4. Extraction of the interferogram of a point

图 5. 基于微偏振阵列的光谱偏振成像方法示意图。(a) 干涉偏振成像示意图;(b)线偏振子图像重构

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图 6. 实验装置图

Fig. 6. Experimental setup

图 7. 探测目标与系统获取的干涉图像。(a)实验目标场景;(b)(c)(d)干涉图像

Fig. 7. Target and interference images. (a) Experimental target scene; (b)(c)(d) interference images

图 8. 点A的光谱复原过程示意图。(a)配准后的干涉图序列;(b)从干涉图序列中提取的点A的干涉信息;(c)实验系统以及海洋光学USB4000分别获取的点A的光谱信息

Fig. 8. Spectral reconstruction of point A. (a) Interference image sequence after registration; (b) interferogram of point A extracted from the interference image sequence; (c) spectrum of point A obtained by the proposed method and the USB4000

图 9. 成像目标的复原光谱图像

Fig. 9. Reconstructed spectral images of the imaged target

图 10. (a)偏振干涉图像; (b)放大图像

Fig. 10. (a) Polarization interferogram; (b) magnified image

图 11. 不同线偏振态的干涉图像

Fig. 11. Interferograms with different linear polarization states

图 12. 点A不同线偏振态的光谱复原曲线

Fig. 12. Reconstructed spectra curves of point A at four linear polarization states

图 13. 4种线偏振态光谱复原图像

Fig. 13. Reconstructed spectral images at four linear polarization states

图 14. 点A的Stokes偏振分量光谱曲线

Fig. 14. Spectra curves of three Stokes parameters of point A

图 15. Stokes偏振分量复原光谱图像

Fig. 15. Reconstructed spectral images of three Stokes parameters

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