分焦平面偏振图像传感器信噪比标定

朱树旺; 赵开春

doi:10.37188/OPE.20233107.1012

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分焦平面偏振图像传感器信噪比标定

现代应用光学 | 更新时间：2023-04-14

- 分焦平面偏振图像传感器信噪比标定
- Calibration of signal-to-noise ratio of sub focal plane polarization image sensors
- 光学精密工程 2023年31卷第7期页码：1012-1021
- 作者机构：
  
  1.清华大学精密仪器系，北京100084
  2.北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京 100192
  3.清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，北京 100084
- 作者简介：
  
  [ "朱树旺（1998-），男，山东泰安人，硕士研究生，2020年于济南大学获得学士学位，主要从事成像式偏振传感器设计与测试方面的研究。E-mail： th_zsw1016@163.com" ]
  [ "赵开春（1973-），男，辽宁大连人，博士，副研究员，研究领域为仿生微纳光栅阵列器件的设计、制备与测试，仿生导航传感器系统的设计、构建与环境试验，微小卫星的姿态测量与控制技术。E-mail： kaichunz@mail.tsinghua.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  教育部联合基金资助项目(6141A02022606)
- DOI：10.37188/OPE.20233107.1012
  中图分类号： TP394.1;TP212
- 收稿日期：2022-10-21，
  
  修回日期：2022-11-18，
  
  纸质出版日期：2023-04-10
- 稿件说明：
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朱树旺,赵开春.分焦平面偏振图像传感器信噪比标定[J].光学精密工程,2023,31(07):1012-1021.

ZHU Shuwang,ZHAO Kaichun.Calibration of signal-to-noise ratio of sub focal plane polarization image sensors[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(07):1012-1021.
朱树旺,赵开春.分焦平面偏振图像传感器信噪比标定[J].光学精密工程,2023,31(07):1012-1021. DOI： 10.37188/OPE.20233107.1012.

ZHU Shuwang,ZHAO Kaichun.Calibration of signal-to-noise ratio of sub focal plane polarization image sensors[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(07):1012-1021. DOI： 10.37188/OPE.20233107.1012.

摘要

为了标定分焦平面偏振图像传感器的信噪比，设计了分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比标定实验。对分焦平面偏振图像传感器信噪比参数对偏振角度测量结果的影响程度、信噪比标定原理、标定实验流程等进行了研究。根据分焦平面偏振传感器的结构和数字图像传感器的数学模型得到信噪比的标定原理。在不同信噪比、不同入射角度线偏振光情况下，对偏振角度测量结果进行了仿真。然后，根据标定原理设计标定实验的装置结构和实验流程。最后，进行实际标定并对实验数据进行了分析。信噪比-偏振角度测量精度仿真结果表明：分焦平面偏振图像传感器的信噪比越大，偏振角度测量精度越高，且入射偏振光角度也会影响测量精度。分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比参数的实际测试结果表明：标定值与指标值相差不超过0.55 dB。实验结果证明，该方法是准确有效的，能够较好地完成分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比的标定任务。

Abstract

To calibration the signal-to-noise ratio（SNR）of split-focus plane polarization image sensors， a calibration experiment of the SNR of each channel of a split-focus plane polarization image sensor was designed. The SNR parameters of the split-focus plane polarization image sensor were studied in terms of their influence on the polarization angle measurement results， the SNR calibration principle， and the calibration experiment procedure. The calibration principle of SNR was obtained based on the structure of the split-focus plane polarization sensor and the mathematical model of the digital image sensor. Then， the polarization angle measurement results were simulated under different SNR and different incident angle line polarization light cases. Subsequently， the device structure and experimental procedure of the calibration experiment were designed according to the calibration principle. Finally， an actual calibration was performed and the experimental data were analyzed. The simulation results show that the larger the SNR of the focal plane polarization image sensor， the higher the accuracy of polarization angle measurement， and the angle of incident polarized light also affects the measurement accuracy. The actual test results of the SNR of each channel of the focal plane polarization image sensor show that the difference between the calibration value and the index value is no more than 0.55 dB.The experimental results prove that the method is accurate and effective， and can better accomplish the calibration task of SNR for each channel of the split-focus plane polarization image sensor.

关键词

Keywords

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