偏振光、偏振相机的工作原理及应用

偏振光、偏振相机的工作原理及应用

今天为大家讲解下，偏振光、偏振相机的工作原理及相关应用。光具有亮度（振幅）、颜色（波长）和偏振光（振动方向）三大物理要素。偏振光是传统的图像传感器光是一种电磁波，电磁波是横波，而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做偏振光。太阳或荧光灯中的光朝着各个方向振动，称为非偏光。相较于亮度和颜色，偏振光难以通过人眼感知。

偏振光有两个物理信息：偏振度和偏振方向。

偏振度

光在物体表面以偏振光和非偏振光反射。反射光的偏振度取决于物体表面的状况（金属、颜色、粗糙度等等）以及反射角。在偏振度图像中，越白的地方偏振越高，越黑的地方偏振越低。例如，由于线与皮革的偏振度存在差异，所以缝线部分就很容易被看到。

普通图像
偏振度图像

偏振方向

偏振方向可以了解到物体反射面的信息。从下中图HSV颜色映射后的图像可以看出，不同颜色的偏振方向不同。比如，立方体上方的颜色是浅蓝色，对照下右图的HSV颜色映射图就代表偏光方向是90度。

普通图像

偏振方向图像
HSV颜色映射图

偏振图像传感器应用示例

玻璃划痕、脏污检测

同材质的玻璃平面上的划痕与灰尘由于偏振度的差异显示不同，所以经过偏振成像后很容易地发现划痕和脏污。

普通图像

偏振图像

药片填充检查

在制造过程中，偏振度的差异可以用来检查填充状态，比如药品制造过程中，利用药片与铝板之间的偏振度差异，可以检查药片是否填充。

普通图像

偏振图像

形变检测

通过偏振方向信息，我们可以识别出平面形变并判断形变方向，且不受颜色及光泽影响，因此偏振图像传感器常用来进行形变检测。

普通图像

偏振图像

消除反射

在智能交通领域中，摄像头观测车辆信息时，前部挡风玻璃反光使得摄像头无法识别车辆内部情况，而偏振信息可以用来减轻或消除反射，观察到车辆内部情况。Sony的偏振传感器搭载4向偏振元件，可以同时消除多个平面的反射。

普通图像
偏振图像

随着工业自动化方面的迅速发展，偏振成像技术在各个领域的应用越来越广泛，为工业检测、智能交通等领域提供了新的解决方案。