)中描述的狀態(tài)時捕獲參考圖像；（d)計算參考圖像中的鄰近于由焦點(diǎn)平面陣列的 中心的傳感器產(chǎn)生的像素的一組像素的一組參考像素值；（e)使照相機(jī)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，而不插 入偏振濾光器，并使得目標(biāo)的一部分投射在接近焦點(diǎn)平面陣列的邊緣或者角落的傳感器上 的；（f)在照相機(jī)處于在步驟（e)中描述的狀態(tài)時捕獲第一圖像；（g)計算第一圖像中的鄰 近于由靠近焦點(diǎn)平面陣列的邊緣或者角落的傳感器產(chǎn)生的像素的一組像素的第一組像素 值；(h)將線性偏振濾光器插入在照相機(jī)和目標(biāo)之間；（i)在照相機(jī)處于在步驟（e)和（h) 描述的狀態(tài)時捕獲第二圖像；（j)計算第二圖像中的鄰近于由靠近焦點(diǎn)平面陣列的邊緣或 者角落的傳感器產(chǎn)生的像素的一組像素的第二組像素值；(k)基于參考像素值組和第一組 像素值計算矩陣的第一元素；以及（1)基于至少參考像素值組和第二組像素值計算矩陣的 第二元素。上述方法還可以包括：(m)將線性偏振濾光器旋轉(zhuǎn)90° ; (η)在照相機(jī)處于在步 驟（e)和（m)描述的狀態(tài)時捕獲第三圖像；以及（〇)計算第三圖像中的鄰近于由接近焦點(diǎn) 平面陣列的邊緣或者角落的傳感器產(chǎn)生的像素的一組像素的第三組像素值，其中，在步驟 (1)，至少基于參考像素值組和第二和第三組像素值計算出矩陣的第二元素。此外，經(jīng)驗(yàn)方 法可以包括基于參考像素值組和第二和第三組像素值計算強(qiáng)度系數(shù)。根據(jù)一個實(shí)施方式， 步驟（h)進(jìn)一步包括定位線性偏振濾光器，使得其偏振軸平行于在照相機(jī)透鏡的中心的表 面平面或者在照相機(jī)透鏡的中心的入射平面之一。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比，本文中公開的系統(tǒng)可以提供一種或多種以下益處。（1) 公開的系統(tǒng)可以具有較輕的重量、較低的成本、和（因?yàn)闆]有向飛行器添加移動部件）更高 的可靠性，因?yàn)樗鼈兗葲]有濾光器輪又沒有旋轉(zhuǎn)的偏光器。（2)公開的系統(tǒng)可以具有較輕的 重量和較低的成本因?yàn)槠洳捎酶俚恼障鄼C(jī)，并且因此具有更少的電子組件和電連接，產(chǎn) 生更高的可靠性。（3)與涉及CCD上的偏振濾光器的近期發(fā)展相反，公開的系統(tǒng)不需要新的 電子制造處理的研發(fā)，因此對于不同的應(yīng)用實(shí)行該系統(tǒng)的時間線和成本更優(yōu)化。實(shí)際彩色 成像（例如，紅色、藍(lán)色、和綠色）受用戶的喜愛并為多個應(yīng)用所需要。公開的系統(tǒng)在偏振 測定同時實(shí)現(xiàn)實(shí)際的彩色圖像。CCD上的偏振不允許這樣。本文中公開的系統(tǒng)中使用的濾 光器便于在大部分實(shí)施方式中拆卸，并且因此實(shí)現(xiàn)有效的利用同樣的分辨率的相同的照相 機(jī)的非偏振的成像。附接至CCD的偏振濾光器難以或者無法拆卸，因此非偏振的成像僅在 第二照相機(jī)（昂貴的）可獲得或者通過求和具有不同的偏振的鄰近的像素的強(qiáng)度（低光子 效率和低分辯率）可獲得。
[0017] 以下公開用于測量圖像中的光偏振的改善后的系統(tǒng)和方法的其他方面。
【附圖說明】
[0018] 圖1A、圖IB和圖IC是分別示出了在飛行器操縱以定位照相機(jī)時在各自方位與目 標(biāo)場景重疊的照相機(jī)像素柵格的示圖。照相機(jī)像素柵格的角落的黑點(diǎn)標(biāo)記所有的圖像中的 相同的像素。雙向箭頭表示對應(yīng)于各個線性偏振濾光器方位的各個偏振角度。
[0019] 圖2A、圖2B和圖C示出了分別在圖1A、圖IB和圖IC中示出的實(shí)例中捕獲的圖像。
[0020] 圖3是描述透視使沒有在圖像的中心的像素的偏光器方位扭曲的現(xiàn)象的曲線圖。
[0021] 圖4A和圖4B是表示具有朝下的照相機(jī)的理想化的固定翼飛行器的頂視圖和側(cè)視 圖的示圖。
[0022] 圖5是示出圖4A和圖4B中示出的固定翼飛行器的飛行路徑的示圖，該飛行路徑 涉及在三次相繼經(jīng)過目標(biāo)期間為了定位安裝至照相機(jī)的偏振濾光器的航向的變化。
[0023] 圖6A和圖6B是表示具有帶有偏振濾光器的前向照相機(jī)的理想化的固定翼飛行器 的側(cè)視圖和正視圖的示圖。
[0024] 圖7示出在圖6A和圖6B中示出的固定翼飛行器20的飛行路徑，該飛行路徑涉及 在沿著指向目標(biāo)的直線路徑（即，視線）飛行時為了定位具有偏振濾光器的前向的照相機(jī) 的飛機(jī)傾斜角度的變化。
[0025] 圖8是示出用于在圖6A和圖6B中示出的固定翼飛行器的飛行路徑的示圖，該飛 行路徑涉及航向的變化和飛機(jī)傾斜角度的變化以在沿著到目標(biāo)的初始視線三次相繼經(jīng)過 相同的位置期間定位具有偏振濾光器的前向的照相機(jī)。
[0026] 圖9是示出照相機(jī)構(gòu)造的示圖，其中，偏振濾光器與照相機(jī)內(nèi)的像素的焦點(diǎn)平面 陣列的一部分重疊。
[0027] 圖10是表示與焦點(diǎn)平面陣列的一部分重疊的偏振濾光器的前視圖的示圖。如果 照相機(jī)沿著圖9中的線10-10表示的平面被截面，這是可以可見的視圖。
[0028] 圖11是根據(jù)一個實(shí)施方式的表示與焦點(diǎn)平面陣列的相應(yīng)的一半重疊的兩個線性 偏振濾光器的前視圖的示圖。兩個線性偏振濾光器彼此垂直定位。
[0029] 圖12是表示覆在焦點(diǎn)平面陣列的各個四分之一上的四個偏振濾光器的前視圖的 示圖。四個偏振濾光器中的三個是線性的，具有不同的方位，而第四個偏振濾光器是圓形的 (circular)〇
[0030] 圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)中的典型的雙軸以萬向架安裝的照相機(jī)的頂視圖的示圖。
[0031] 圖13A是表示圖13中描述的現(xiàn)有技術(shù)中的以萬向架安裝的照相機(jī)的截面圖的示 圖。萬向架被沿著圖13中的線13A-13A表示的平面截面。
[0032] 圖14是表示設(shè)計成能輔助附接至照相機(jī)的偏振濾光器的方位的改變的以萬向架 安裝的照相機(jī)的頂視圖的示圖。
[0033] 圖14A是表示圖14中描述的以萬向架安裝的照相機(jī)的截面圖的示圖。萬向架被 沿著圖14中的線14A-14A表示的平面截面。
[0034] 圖14B是表示在以萬向架安裝的照相機(jī)圍繞之前的萬向架標(biāo)仰角軸旋轉(zhuǎn)90°之 后的截面圖的示圖。
[0035] 圖15是表示現(xiàn)有技術(shù)中的在球形塔中具有萬向的照相機(jī)的無人駕駛航空器的側(cè) 視圖的不圖。
[0036] 圖16是表示在球形塔中具有萬向的照相機(jī)并為了使照相機(jī)的觀測域的一部分偏 振而在球形塔上應(yīng)用偏振濾光器的無人駕駛航空器的側(cè)視圖的示圖。
[0037] 圖17A和圖17B是分別示出在光以垂直入射撞擊玻璃時沒有偏振（圖17A)和在 增加發(fā)射波束中的P-偏振光的斜入射時S-偏振光的強(qiáng)反射的示圖（圖17B)。
[0038] 圖18A至18C是分別示出了在與各個不同的像素位置對應(yīng)的與透鏡光軸成Θ = 0(圖18A)、~20° (圖18B)、和~40° (圖18C)的不同角度的不同的偏振的示圖。
[0039] 圖19是示出對應(yīng)于對象圖像在焦點(diǎn)平面陣列上的不同的位置，以不同的角度穿 過透鏡的光的不同的偏振的不圖，。橢圓尚心率不出偏振度；橢圓方位不出偏振方向。
[0040] 圖19A至圖19C是分別示出了場景對象在不同的像素位置的不同的強(qiáng)度的示圖， 這些圖示出了對于垂直偏振光（圖19A)、水平偏振光（圖19B)、和非偏振光（圖19C)的偏 振（線寬度表示強(qiáng)度）。
[0041] 圖20A是示出無傾斜的透鏡和傾斜角度Θ的透鏡的截面圖的示圖。這些透鏡被 沿著圖20B中的線20A-20A表示的平面截面。
[0042] 圖20B是示出圖20A中描述的透鏡和在不同的方位Φ傾斜的其他透鏡的前視圖 的示圖。
[0043] 圖20C是表示投射在安裝與圖20B中描述的透鏡同軸的焦點(diǎn)平面陣列上的對象圖 像的示圖。角度Φ對應(yīng)于圍繞焦點(diǎn)平面的中心的角度位置。
[0044] 圖21Α是示出平行于透鏡軸的光在透鏡的中心沒有偏振而僅在透鏡的邊緣微弱 地偏振的不圖。
[0045] 圖21Β是示出以大角度到達(dá)的光遭遇透鏡上的所有的點(diǎn)的強(qiáng)偏振的示圖。（偏振 度在整個透鏡表面稍微改變；僅示出中心波束。）
[0046] 圖22是示出典型的內(nèi)對焦式透鏡系統(tǒng)的基本配置的示圖。
[0047] 圖23是示出典型的CCD中的焦點(diǎn)平面陣列的截面圖的示圖。
[0048] 圖24是示出用于表征具有CCD的照相機(jī)的特性的實(shí)驗(yàn)布置的示圖。
[0049] 圖25是示出在Θ = 〇°獲取的參考圖像中的目標(biāo)的一部分的閉合視圖的示圖。 [0050] 圖26是示出用于圖4Α和圖4Β中示出的類型的固定翼飛行器的飛行路徑的三個 環(huán)路的示圖，只是其中固定翼飛行器的不同之處在于已從固定的朝下的照相機(jī)上移去偏振 濾光器。飛行器直接飛在目標(biāo)上空的同時，進(jìn)行三次操縱以使得照相機(jī)以水平的西45°、西 北45°、和北45°的傾斜角度傾斜。
[0051] 圖27是根據(jù)一個實(shí)施方式的識別偏振式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要組件的方框圖。
[0052] 本公開內(nèi)容中所示的每個圖示出介紹的實(shí)施方式的一個方面的變化，并且將僅詳 細(xì)討論區(qū)別。
[0053] 將會在下文中參考附圖，其中，在不同附圖中相似的元件包含具有相同的標(biāo)號。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 將描述不同的實(shí)施方式以示出本文中教導(dǎo)的原理的不同的應(yīng)用。雖然附圖中示出 的和以下詳細(xì)描述的實(shí)施方式包括將照相機(jī)安裝在飛行器（例如，固定翼飛行器，諸如UAV 或者旋轉(zhuǎn)翼飛行器，諸如直升機(jī)）上，首先應(yīng)當(dāng)理解本文中教導(dǎo)的原理也可以應(yīng)用于航天 器和無人駕駛潛水器（UUV)。
[0055] 根據(jù)一些實(shí)施方式，用于獲取用于成像后的目標(biāo)的偏振值的系統(tǒng)包括：飛行器； 機(jī)上導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，能夠飛行至三維位置（例如，經(jīng)度、煒度和高度）并且隨后至少兩次 使飛行器返回至大概相同的位置，還能夠測量該位置的飛行器方位并在其返回至相同位置 時將飛行器設(shè)置為不同選擇的方位；機(jī)上照相機(jī)，具有相對于飛行器的已知的方位；機(jī)上 線性偏振濾光器，相對于照相機(jī)具有已知的、固定的方位；機(jī)上控制系統(tǒng)，能夠控制照相機(jī) 在飛行器以所選擇的方位之一到達(dá)所選擇的位置時捕獲圖像；計算機(jī)（