偏振光相机2——索尼大法

Stokes参量

在上一篇“偏振光相机-偏振光”中，我们知道偏振光有线性偏振光、椭圆偏振光、圆偏光。那么如何定量的描述偏振光呢？Stokes矢量是一种广泛用来描述偏振光属性的方法。

图1 不同类型的偏振光

线性偏振光和圆形偏振光都可以当作椭圆偏振光的特殊形式，如图2所示，当椭圆的短轴b=0时，此时的椭圆偏振光为线偏光，当椭圆的短轴b=a时，此时的椭圆偏振光为圆偏光。

图2 椭圆偏振光几何描述

1852年，斯托克斯(Stokes)提出用四个参量来描述光波的强度和偏振态。它们分别是：S0 、S1 、S2 和S3 。S0表示总的入射光强，S1表示x分量和y分量的光强差，S2表示+45°和-45°偏振分量光强差，S3表示左旋和右旋圆偏振分量光强差。在计算中，一般对S0 、S1 、S2 和S3 进行归一化处理，S0的值在0和1之间，S1 、S2 和S3 的值在-1到+1之间。对于自然非偏光，Ix=Iy，I+45=I-45，Il=Ir。如果S1、S2或者S3不为0，则说明存在偏振光。

Ix------0°方向光强

Iy------90°方向光强

I+45------45°方向光强

I-45------135°（或者称之为-45°）方向光强

Il------左旋圆偏振光强

Ir------右旋圆偏振光强

S0=I0=Ix+Iy=I+45+I-45=Il+Ir

S1=Ix-Iy

S2=I+45-I-45

S3=Il-Ir

对于全偏振光：S02=S12+S22+S32

对于部分偏振光：0< S12+S22+S32<S02，部分偏振光，可以分解为偏振光加上自然光

偏振度DOP(Degree of Polarization)：用来表征部分偏振光中偏振光部分的比例:

偏振类型PTP(Polarization Type)用来描述偏振部分的形状：

偏振方向AOP(Angle of Polarization)，椭圆主轴与传统坐标系x轴的夹角θ：

传统偏振技术

传统的偏振相机，通过旋转偏振片的角度实现，这种实现方式需要外部机械结构的配合，整体相机一般偏大，适合用在科学研究领域。

图3 传统偏振相机

SONY偏振技术

SONY推出了独特的偏振图像传感器IMX250MZR/MYR和IMX253MZR/MYR。该系列偏振图像传感器采用了如图4所示的结构。与传统方式不同，偏振滤片不是在相机外部，而是在传感内部。在2x2的邻域内，分别有0°、45°、90°和135°共4个方向的filter。这款图像传感器能直接输出Ix、Iy、I+45和I-45的数据，Stokes参量中的S0、S1、和S2都能方便的计算。

A) 微透镜B) 防反射膜 C) 偏振滤片 D) Metal层 E)感光photodiode

图4 SONY偏振传感器

DOP图像 &AOP图像

传统的相机输出灰度和颜色信息，偏振相机不仅仅能输出灰度与颜色信息，以0°、45°、90°和135°不同偏振角度数据为基础，计算Stokes参量，得出DOP和AOP信息，如果将DOP的信息mapping到256灰阶的图像上，将会看到裸眼视觉不一样的信息。图5a的图像是大家熟知的灰度成像，图5b（来自SONY官网）是基于SONY图像传感器相机输出的DOP图像，在这个例子中，DOP图像凸显了玻璃表面的沾污与划痕。图6a和图6b给出了另外一个对比——普通RGB相机图像和AOP信息图像。AOP图像中不同颜色分布，体现了镜片内部应力的不均匀。

图5a 图5b

图6a 图6b

图7 AOP伪彩映射

Imalg观点

基于SONY提供的独特偏振图像传感器，简单易用的偏振相机成为可能。而通过偏振的相机，我们可以了解到不为人眼所见的另一个奇妙世界。在下一篇中，我们会介绍基于偏振相机的不同应用案例。

更多传感器知识码地址：关注“图像算法”微信公众号

偏振光相机2——索尼大法相关推荐

dalsa工业相机8k参数_偏振光相机3——偏振应用
在之前的2篇中,介绍了偏振光的基本概念和基于SONY最新CMOS偏振传感器芯片的相机.在本篇中,我们来看看偏振相机的一些应用.偏振相机的应用离不开偏振光,那么先看看如何得到偏振光信息. 如何获取偏光 ...
偏振光相机3——偏振应用
在之前的2篇中,介绍了偏振光的基本概念和基于SONY最新CMOS偏振传感器芯片的相机.在本篇中,我们来看看偏振相机的一些应用.偏振相机的应用离不开偏振光,那么先看看如何得到偏振光信息. 如何获取偏光 ...
索尼大法好，那索尼的VR好不好呢？
索尼PS VR发售在即,看看索尼在VR领域内的布局以及他们会不会给VR行业打一剂强心针? 最近索尼影业和Reality One工作室合作,准备在已有的IP电影基础上打造VR内容.再加上国行版PS VR ...
偏振光相机1——偏振光
光的电磁波属性光是一种电磁波,这个概念大家应该不陌生.既然是电磁波,那我们从电磁波的特性上来看它有哪些属性.用图1中的交变电磁场来描述光的特性,电场和磁场在空间中相互垂直,它们同时与光的传播方向垂直 ...
索尼大法这回不行了！PSVR的位置追踪是个大坑
索尼证实室内的强光源和物理反光会影响到他们的位置追踪能力. 虽然还有两天索尼的PSVR就要正式发售,但是最近关于它的位置追踪问题,让本该意气风发的索尼焦头烂额.有报道称,索尼的摄像头感应距离和官方使用 ...
索尼大法好，未出世的PS4 Slim也要支持PS VR
网传谍照显示,索尼新主机PS4 Slim将支持PS VR. 微软和索尼在游戏主机领域内是杠上了,六月份的时候,微软在E3展上推出了缩小版的Xbox One S,之后不久就爆出消息称,索尼也会推出一款P ...
正面刚索尼大法？小狗机器人AI触控投影到底怎么样？| 上手测评
读者投稿编者按:今年5月,小狗机器人公司发布了首款AI产品:Puppy cube,一款AI触控投影.其时因外观颜值和宣讲的功能,就引过一波侧目.现在,这款产品已正式发售.量产机到底如何?这里有一篇网 ...
C#，索尼偏光相机（Polarization Camera）传感器IMX250和专用SDK简介
以下文字用百度翻译,效果一般,凑合看吧. 2018年12月开始上市的索尼偏光相机和偏光相机专用SDK实现了高功能.高画质.高速处理.其要点在于,开发为不在需要专业知识的偏振信号处理的安装中花费工时,能 ...
菜鸟裹裹电脑版_【绵阳最新转让】3500低价出售家用制氧机！东芝i5笔记本电脑、索尼微单相机、联想笔记本电脑、奶茶店、服装店转让......
转换价值,传承梦想西蜀网让你淘好物~ 3500出售鱼跃家用制氧机,带雾化全新鱼跃152021/9F_5W型家用制氧机,带雾化.正规医疗器械公司买的,有小票,买到只用了一次,买成4382现低价转让. ...

偏振光相机2——索尼大法

偏振光相机2——索尼大法相关推荐

最新文章

热门文章