施方式.根據(jù)另一個實施方式，具有指向前或者向后的單個照相機的飛行 器使用傾斜角度（bank angle)來實現(xiàn)不同的偏振濾光器方位。圖6A和圖6B是具有固定 安裝單個向前的照相機16的理想化的固定翼飛行器20的側(cè)視圖和正視圖。偏振濾光器18 以這樣一種方式安裝，該方式使得偏振濾光器18相對于照相機具有固定位置并設(shè)置在照 相機透鏡（未示出）的前方。偏振角度再次通過圖6B中的雙向箭頭表示。
[0083] 圖7示出用于圖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 及為了在沿著指向目標(biāo)22的直線路徑24 ( 即，視線）飛行時定位偏振濾光器而發(fā)生的傾斜 角度的變化。沿著視線的相繼的飛行器位置分別通過數(shù)字圓圈1、2和3表示。飛行器20 的對應(yīng)的傾斜角度在每個圓圈的右邊示出。三個飛行器位置的偏振角度通過圖7中的各個 雙向箭頭表示。
[0084] 對于飛機可以擺轉(zhuǎn)（roll)90°并拍攝具有足夠的分辯率的目標(biāo)的三個圖像并且 在朝向目標(biāo)的視線中沒有顯著的變化的情況，圖7中示出的方法是合適的?？刂葡到y(tǒng)命令 飛機向一側(cè)擺轉(zhuǎn)45°，命令照相機拍攝圖片，擺轉(zhuǎn)至水平，拍攝另一個圖片，擺轉(zhuǎn)至另一側(cè)， 并且拍攝第三張圖片。理想地，第二和第三圖片發(fā)生在沿著從第一圖像位置至目標(biāo)的視線 的位置。這保證照相機以幾乎相同的散射角度、進而每個圖像中以相同的偏振對光取樣。
[0085] 在需要更高精確度或者煙塵、灰塵、薄霧、等散射大量的光的情況下，圖8的方法 是合適的。圖8示出用于圖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 涉及航向的變化和傾斜角的變化，以三次相繼經(jīng)過位于到目標(biāo)22的初始視線上的相同的 位置期間定位具有偏振濾光器18(參見圖6A)的前向的照相機16。飛行路徑的相繼的支線 分別通過圓圈1、2、3和4表示。第一支線1是直線并與照相機到目標(biāo)22的初始視線同線。 在機上照相機捕獲目標(biāo)22的第一圖像時飛行器20可具有0°的傾斜角度。在捕獲第一圖 像之后，飛行器20左轉(zhuǎn)彎并沿著在與捕獲第一圖像的位置接近的指定范圍內(nèi)環(huán)繞回來的 第二支線2飛行。在這個第二次經(jīng)過期間，飛行器20在捕獲目標(biāo)22的第二圖像時可以具有 45°的左傾斜角度，如圖8中的的附圖標(biāo)記"~45°左傾斜"所示。在捕獲第二圖像之后， 飛行器20右轉(zhuǎn)彎并沿著在與捕獲第一圖像位置接近的指定范圍內(nèi)再次環(huán)繞回來的第三支 線3飛行。在該第三次經(jīng)過期間，飛行器20在捕獲目標(biāo)22的第三圖像時可以具有45°的 右傾斜角度，如圖8中的附圖標(biāo)記"~45°右傾斜"所示。在捕獲第三圖像之后，飛行器20 可以沿著直線支線4繼續(xù)朝向目標(biāo)22飛行。通過圖8中的各個雙向箭頭表示通過相同的位 置、但傾斜角不同的三次經(jīng)過的偏振角度。在飛行器導(dǎo)航的精確度的極限范圍內(nèi)，飛機通過 環(huán)繞和返回至第一張照片的位置將照相機放置在對于所有三張照片來說精確相同的位置。
[0086] 搭載照相機和偏振濾光器的飛行器可以具有固定的或者旋轉(zhuǎn)的翼。雖然大部分旋 翼飛機可以在懸停時橫轉(zhuǎn)，如在實施方式2中，但一些在懸停時不能實現(xiàn)大的傾斜角。這些 旋翼飛機可以使用圖7或者圖8中示出的操縱。然而，一些旋翼飛機可以通過從靜止側(cè)向 加速實現(xiàn)45°傾斜角。這些可以在迅速向左和右移動并沒有前進運動時捕獲圖像。
[0087] 第四實施方式.對于上述實施方式的仟何一個,除了僅裝備一個照相機，飛行器 可以裝備有瞄準(zhǔn)大致彼此平行的兩個照相機，每個照相機具有各自的固定偏振濾光器，該 固定偏振濾光器相對于彼此大致以90°定位。利用這個配置，45°轉(zhuǎn)彎、傾斜、或者橫轉(zhuǎn) (根據(jù)照相機的方位）在兩次操縱而不是之前實施方式中需要的三次操縱中獲得所有的線 性斯托克斯參數(shù)。
[0088] 第四實施方式產(chǎn)生用于額外的照相機和濾光器的額外重量和成本，這超過第一至 第三實施方式需要的單個照相機，但是其通過僅使用兩個操縱代替三個提供一些操作的節(jié) 約。與利用多個照相機的現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比，這個實施方式少使用一個照相機，從而節(jié) 省一些重量和成本。
[0089] 第五實施方式.在圖9和圖10中所示的實施方式中，照相機16內(nèi)部的像素的焦 點平面陣列26的一部分被偏振濾光器18a覆蓋，而一部分未被覆蓋使得結(jié)果是來自焦點平 面陣列26的該部分的常規(guī)的（非偏振的）圖像。圖9示出照相機構(gòu)造，其中，偏振濾光器 18與照相機16內(nèi)的像素的焦點平面陣列26的一部分重疊。偏振濾光器18可以被使用粘 合劑25粘結(jié)至焦點平面陣列26。焦點平面陣列26反過來粘貼至照相機16的殼體的后壁 30 〇
[0090] 圖10是與焦點平面陣列26的一部分重疊的偏振濾光器18的前視圖。偏振濾光 器18的方位由圖10中的雙向箭頭表示。焦點平面陣列26的無覆蓋的部分測量總強度，該 測量是用于計算斯托克斯參數(shù)的測量之一。在不需要偏振測定時其也提供傳統(tǒng)的圖像。焦 點平面陣列26的覆蓋的部分，以及將焦點平面陣列26的該部分指向目標(biāo)并適當(dāng)?shù)囟ㄎ黄?振濾光器18的飛行器操縱，提供了在一個或者兩個偏振方位的強度測量。
[0091] 與將具體的濾光器方位放置在每一個像素上的現(xiàn)有技術(shù)方案相比，將統(tǒng)一的濾光 器放置在CCD的焦點平面陣列的一部分上更加便宜和容易。后者的技術(shù)需要將一片塑料或 者玻璃以約Imm的精確度的附接。該任務(wù)可以手工完成，幫其可用于修改已經(jīng)安裝在飛行 器中的照相機。而前者（現(xiàn)有技術(shù)）技術(shù)需要大致一百萬單獨定位的濾光器以便安置在像 素寬度一小部分內(nèi)，例如，微米或者兩個。這需要精確的電光制作系統(tǒng)并僅可以在工廠中的 似真地完成。
[0092] 在替換實施方式（未示出）中，非偏振部分用傳輸約50%的入射光的中性密度光 濾光器覆蓋。因為偏振濾光器在場景是非偏振的或者僅稍微偏振（如在大部分外景中）時 傳輸約50%的入射光，50%灰色濾光器大致匹配偏光器的透射率。匹配透射率是指C⑶圖 像的兩側(cè)約同樣較好的暴露，這改善圖像使用性和強度分辯率。
[0093] 第六實施方式.在圖11中所示的實施方式中，照相機16被修改為具有兩個偏振 濾光器18a和18b，兩個偏振濾光器18a和18b在焦點平面陣列26的前面的不同的方位和 覆蓋焦點平面陣列26的相應(yīng)的一半。飛行器操縱以在焦點平面陣列26的每個部分使目標(biāo) 成像而不是圍繞它的光軸旋轉(zhuǎn)。這個允許利用飛行器的一個或者幾個小的重新定位（而不 是多個大的操縱）進行各個偏振的測量。利用前向照相機，圖11的構(gòu)造除了航向或者俯仰 (pitch)的小的變化外僅需要45°的擺轉(zhuǎn)以便在三個不同的偏振角度進行測量。
[0094] 圖12中示出的構(gòu)造包括具有各自的方位的三個線性的偏振濾光器18c至18e和 在焦點平面陣列26的前方并覆蓋焦點平面陣列26的相應(yīng)的四分之一的圓形的偏振濾光器 18f。這個構(gòu)造通常僅需要航向或者俯仰的一度或兩度的變化即以在三個或者四個偏振角 度（即，飛行器不需要擺轉(zhuǎn)）進行測量。圓形的偏振濾光器18f可以在圓形偏振顯著的應(yīng) 用中測量全部的斯托克斯矢量。可選地，被圓形的偏振濾光器18f覆蓋的焦點平面陣列26 的四分之一可以轉(zhuǎn)而被中性密度濾光器覆蓋以提供非偏振的強度測量。
[0095] 第七實施方式.在另一個實施方式中，本發(fā)明在一些飛行器中開發(fā)以萬向架安裝 的照相機的存在。圖13是具有透鏡單元28的典型的以萬向架安裝的照相機16的示意性 的頂視圖。圖13A是圖13中描述的以萬向架安裝的照相機的截面圖，萬向架被沿著圖13 中的線13A-13A表示的平面截面。萬向架32具有兩個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸。照相機16可以 圍繞萬向架方位軸向左搖擺和向右擺動（swing)并且可以圍繞萬向架仰角軸旋轉(zhuǎn)以使得 透鏡單元28向上和向下指向。在這個構(gòu)造中，方位角度和仰角軸與照相機16的光軸垂直 且彼此垂直。
[0096] 根據(jù)圖14、圖14A和圖14B中示出的第七實施方式，以萬向架安裝的照相機16被 設(shè)計成能輔助附接至照相機16的透鏡單元28的偏振濾光器18的方位的改變。如在圖14 中的看到的，照相機16橫向地安裝在萬向架32中以此方式使得前仰角軸平行于照相機16 的光軸。在這個構(gòu)造中，照相機16可以圍繞第一和第二角位置之間的前標(biāo)仰角軸旋轉(zhuǎn)，使 得偏振濾光器18向上和向下擺動，如圖14A和圖14B中看到的。為了說明的目的，假定在 圖14A和圖14B中描述的旋轉(zhuǎn)的量是90°。在照相機16在第一角位置時，偏振濾光器18 水平地定位（圖14A中看到的）；在照相機16在第二角位置時，偏振濾光器18垂直地定位 (圖14B中看到的）。在圖14A和14B中，在照相機16在第一和第二角位置之間旋轉(zhuǎn)時，直 線的雙向箭頭表示偏振濾光器18的相應(yīng)的方位，而彎曲的雙向箭頭表示偏振濾光器的中 心的曲線路徑。改變偏振濾光器18的方位的能力允許照相機16在不同的偏振角度提供圖 像。在這個第七實施方式中，前仰角軸不再向上和向下瞄準(zhǔn)照相機16。方位軸繼續(xù)提供約 其在現(xiàn)有技術(shù)裝置中具有的范圍的一半的左右指向。飛行器操縱則提供其他軸指向。
[0097] 第八實施方式。圖15示出在球形塔34中具有安裝在萬向架32 (部分示出）上的 照相機16的無人駕駛航空器20的側(cè)視圖。對于通過清楚的球形塔34 (或者窗口）向外拍 攝的以萬向架安裝的照相機，球形塔34(或者窗口）的一部分可以被偏振濾光器18覆蓋以 使照相機的觀測域的一部分偏振，如圖16所示。對于傳統(tǒng)的成像，萬向架32被用于在球形 塔34(或者窗口）的非濾光的部分的將照相機16向外指向。對于偏振測定，萬向架32被 用于將照相機16瞄準(zhǔn)目標(biāo)（在圖16中未示出），并且飛行器被定位以將偏振濾光器18放 置在照相機16與目標(biāo)之間。如果需要多個濾光器方位，飛行器20進行如其他實施方式之 前描述的操縱以定位偏振濾光器18。
[0098] 應(yīng)理解的是，UAV操作者很少通過炮塔球形34的下尾部分將照相機16指向。使 用那個位置用于偏振濾光器18