一种高浓度水下偏振成像方法技术

本发明专利技术涉及一种高浓度水下偏振成像方法，包括：分别获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；根据背景散射光光强度和目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型；根据背景散射光光强度和目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型；根据水下图像的互信息、背景散射光光强度模型和目标信息光光强度模型得到水下偏振成像。本发明专利技术的水下偏振成像方法解决了传统水下偏振成像过程中采用多频段宽光谱光源照明所产生的颜色失真、噪声增加的问题；相比于传统的水下偏振成像过程中多频段宽光谱光源照明和蓝绿激光照明的成像效果，增强了其在高浓度水下浑浊介质的成像效果，扩展了水下偏振成像方法的应用范围。

A high concentration underwater polarization imaging method

The invention relates to a high concentration underwater polarization imaging method, which includes: obtaining background scattering light intensity and target information light intensity of underwater image respectively; establishing background scattering light intensity model according to background scattering light intensity and target information light intensity; establishing target information light intensity model according to background scattering light intensity and target information light intensity; and establishing target information light intensity model according to water information light intensity; The underwater polarization imaging is obtained by mutual information of the image, light intensity model of background scattering light and light intensity model of target information light. The underwater polarization imaging method of the present invention solves the problem of color distortion and noise increase caused by illumination with multi-band broadband spectral light source in the traditional underwater polarization imaging process; compared with the imaging effect of multi-band broadband spectral light source illumination and blue-green laser illumination in the traditional underwater polarization imaging process, the imaging effect of the underwater turbid medium with high concentration is enhanced and expanded. The application scope of underwater polarization imaging method.

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度水下偏振成像方法
本专利技术属于水下成像
，具体涉及一种高浓度水下偏振成像方法。
技术介绍
水下偏振成像是水下场景中一种利用场景偏振信息的成像方法，通过水下偏振成像技术，我们可以有效地去除场景的散射信息，实现水下混沌介质场景的清晰化成像。在水下混沌介质场景中，水中悬浮的微小颗粒、可溶性有机物等混沌介质以及气泡和湍流等非均匀因素，会对光波产生严重的散射作用，在此成像条件下，光波的能量大幅度衰减而导致图像中的细节信息大量丢失，严重影响成像质量，难以取得预期成像效果。目前，水下的光电成像方法主要包括水下距离选通成像方法、结构光成像方法、关联成像方法和水下偏振成像方法等等。目前的水下偏振成像方法通常采用对水下场景进行正交偏振成像的方式，在低浓度场景中可以有效去除场景的散射影响。但是，现有的水下偏振成像方法采用多光谱宽频带光源照明，会带来颜色失真、噪声增加的问题，同时现有的水下偏振成像方法在低浓度浑浊介质场景中作用效果明显，而在高浓度介质中成像时效果欠佳，极大地限制了水下偏振成像方法的应用范围。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种高浓度水下偏振成像方法。本专利技术的一个实施例提供了一种高浓度水下偏振成像方法，包括：获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型；根据所述水下图像的互信息、所述背景散射光光强度模型和所述目标信息光光强度模型得到水下偏振成像的图像。在本专利技术的一个实施例中，所述背景散射光光强度包括第一背景散射光光强度和第二背景散射光光强度，所述目标信息光光强度包括第一目标信息光光强度和第二目标信息光光强度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型，包括：根据所述第一背景散射光光强度和所述第一目标信息光光强度得到第一光强图像光强度；根据所述第二背景散射光光强度和所述第二目标信息光光强度得到第二光强图像光强度；根据所述第一背景散射光光强度和所述第二背景散射光光强度得到第一背景散射光偏振度；根据所述第一目标信息光光强度和所述第二目标信息光光强度得到目标信息光偏振度；根据所述第一光强图像光强度、所述第二光强图像光强度、所述第一背景散射光偏振度和所述目标信息光偏振度建立背景散射光光强度模型。在本专利技术的一个实施例中，所述背景散射光光强度模型为：其中，B为背景散射光光强度，Pscat为第一背景散射光偏振度，Pobj为目标信息光偏振度，Imax为第一光强图像光强度，Imin为第二光强图像光强度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型，包括：根据所述第一光强图像光强度、所述第二光强图像光强度、所述第一背景散射光偏振度和所述目标信息光偏振度建立目标信息光光强度模型。在本专利技术的一个实施例中，所述目标信息光光强度模型为：其中，S为目标信息光光强度，Pscat为第一背景散射光偏振度，Pobj为目标信息光偏振度，Imax为第一光强图像光强度，Imin为第二光强图像光强度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述水下图像的互信息、所述背景散射光光强度模型和所述目标信息光光强度模型得到水下偏振成像图像，包括：获取第二背景散射光偏振度；根据所述第二背景散射光偏振度、所述目标信息光偏振度和所述背景散射光光强度模型得到第三背景散射光光强度；根据所述第二背景散射光偏振度、所述目标信息光偏振度和所述目标信息光光强度模型得到第三目标信息光光强度；根据所述第三背景散射光光强度和所述第三目标信息光光强度处理所述互信息以得到水下偏振成像。在本专利技术的一个实施例中，获取第二背景散射光偏振度，包括：在所述水下图像上获取空旷区域；计算空旷区域内每个像素点对应的像素点偏振度；计算所有所述像素点偏振度的平均值，得到所述第二背景散射光偏振度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述第二背景散射光偏振度、所述目标信息光偏振度和所述背景散射光光强度模型得到第三背景散射光光强度，包括：对所述目标信息光偏振度从0到1按照预设步长进行取值以得到多个偏振度设定值；利用所述偏振度设定值和所述第二背景散射光偏振度处理所述背景散射光光强度模型以得到第三背景散射光光强度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述第二背景散射光偏振度、所述目标信息光偏振度和所述目标信息光光强度模型得到第三目标信息光光强度，包括：利用所述偏振度设定值和所述第二背景散射光偏振度处理所述目标信息光光强度模型以得到第三目标信息光光强度。在本专利技术的一个实施例中，根据所述第三背景散射光光强度和所述第三目标信息光光强度处理所述互信息以得到水下偏振成像，包括：根据所述第三背景散射光光强度所对应的灰度值和所述第三目标信息光光强度所对应的灰度值得到联合概率分布函数和边缘分布函数；通过所述联合概率分布函数和所述边缘分布函数得到所述互信息；选取所述互信息的最小值以得到水下偏振成像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的水下偏振成像方法解决了传统水下偏振成像过程中采用多频段宽光谱光源照明所产生的颜色失真、噪声增加的问题；同时，相比于传统的水下偏振成像过程中多频段宽光谱光源照明和蓝绿激光照明的成像效果，增强了其在高浓度水下浑浊介质的成像效果，提升了成像的对比度，增加了水下浑浊介质场景目标的成像距离，扩展了水下偏振成像方法的应用范围。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种高浓度水下偏振成像方法的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种高浓度水下偏振成像方法的流程示意图。本专利技术实施例提供的一种高浓度水下偏振成像方法的方法，包括：获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型；根据所述水下图像的互信息、所述背景散射光光强度模型和所述目标信息光光强度模型得到水下偏振成像。其中，背景散射光光强度为经水中粒子散射并被探测器接收到的背景散射光的强度，目标信息光光强度经水下目标反射后最终到达探测器的目标信息光的强度。本实施例的水下偏振成像方法解决了传统水下偏振成像过程中所产生的颜色失真、噪声增加的问题，增强了其在高浓度水下浑浊介质的成像效果，提升了成像的对比度，增加了水下浑浊介质场景目标的成像距离，扩展了水下偏振成像方法的应用范围。实施例二本专利技术实施例在上述实施例的基础上，对本专利技术实施例提供的一种高浓度水下偏振成像方法进行具体介绍，该方法具体包括：步骤一、分别获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；本实施例利用单波段红光源作为水下成像的光源，并利用探测器在高浓度水下获取水下图像。在高浓度水下偏振成像技术的成像过程中，由单波段红光源发出的光经场景散射和目标反射后，由探测器所接收到的总光强度由两部分组成，分别为经水中粒子散射并被探测器接收到的背景散射光和经目标反射后最终到达探测器的目标信息光，且存在如公式(1)的关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度水下偏振成像方法，其特征在于，包括：获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型；根据所述水下图像的互信息、所述背景散射光光强度模型和所述目标信息光光强度模型得到水下偏振成像的图像。

【技术特征摘要】
1.一种高浓度水下偏振成像方法，其特征在于，包括：获取水下图像的背景散射光光强度和目标信息光光强度；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型；根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型；根据所述水下图像的互信息、所述背景散射光光强度模型和所述目标信息光光强度模型得到水下偏振成像的图像。2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述背景散射光光强度包括第一背景散射光光强度和第二背景散射光光强度，所述目标信息光光强度包括第一目标信息光光强度和第二目标信息光光强度。3.根据权利要求2所述的成像方法，其特征在于，根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立背景散射光光强度模型，包括：根据所述第一背景散射光光强度和所述第一目标信息光光强度得到第一光强图像光强度；根据所述第二背景散射光光强度和所述第二目标信息光光强度得到第二光强图像光强度；根据所述第一背景散射光光强度和所述第二背景散射光光强度得到第一背景散射光偏振度；根据所述第一目标信息光光强度和所述第二目标信息光光强度得到目标信息光偏振度；根据所述第一光强图像光强度、所述第二光强图像光强度、所述第一背景散射光偏振度和所述目标信息光偏振度建立背景散射光光强度模型。4.根据权利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述背景散射光光强度模型为：其中，B为背景散射光光强度，Pscat为第一背景散射光偏振度，Pobj为目标信息光偏振度，Imax为第一光强图像光强度，Imin为第二光强图像光强度。5.根据权利要求3所述的成像方法，其特征在于，根据所述背景散射光光强度和所述目标信息光光强度建立目标信息光光强度模型，包括：根据所述第一光强图像光强度、所述第二光强图像光强度、所述第一背景散射光偏振度和所述目标信息光偏振度建立目标信息光光强度模型。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，邵晓鹏，杨奎，韩平丽，卫毅，程坤，马生存，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61