【技术实现步骤摘要】
一种单光子计数成像的偏振去噪方法
本专利技术属于单光子计数成像领域，涉及一种单光子计数成像的去噪方法，适用于绝大多数主动成像系统如雷达等应用场景。
技术介绍
单光子计数成像技术是一项通过对在目标探测所在场景中反射回来的光子进行计数，从而获得目标信息，进而重建目标图像的技术，在遥感以及空间探测等领域内都吸引了广泛的关注。于传统成像技术不同的是，单光子计数成像技术里使用的光电探测器是具有单光子探测能力的盖革模式雪崩光电二极管(GM-APD)。因此，它能在极低光照水平下探测到物体。然而，在低光照条件下，噪声会极大的影响图像重建质量。传统的去噪方法如非局部均值法[1]，虽然能直接的应用于噪声的去除，但它们忽略了噪声的特性。在低光照条件下，泊松分布往往被用来描述反射光子的计数过程。由此，2011年，Makitalo等人[2]提出采用基于方差稳定变换(VST)的高斯过程近似泊松分布，并利用块匹配和3D滤波(BM3D)降低噪声。然而，在低光照环境下，当返回的光子数量很少时，这种近似并不准确[3]。最近，最小化负泊松对数似然项[4]，并添加...
【技术保护点】
1.一种单光子计数成像的偏振去噪方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤1，通过斯托克斯stokes矢量和穆勒矩阵计算出两个方向的探测器探测得到的总强度，并定义一个新的反射率NRI指标α
【技术特征摘要】
1.一种单光子计数成像的偏振去噪方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，通过斯托克斯stokes矢量和穆勒矩阵计算出两个方向的探测器探测得到的总强度，并定义一个新的反射率NRI指标αN；
其中，α为反射率，β为线性去极化参数，a1，b1代表归一化后的stokes矢量中的两个参数；
步骤2，通过计算反射率α和线性去极化参数β的负对数似然函数，并添加非局部先验稀疏表示约束，构建单光子计数成像偏振去噪模型；
步骤3，通过交替最小化方法解决优化问题，得到并输出反射率和去极化参数图像。
2.如权利要求1所述的一种单光子计数成像的偏振去噪方法，其特征在：步骤1中两个角度满足，θP为任意角度，θM＝θP+90°。
3.如权利要求1所述的一种单光子计数成像的偏振去噪方法，其特征在：步骤1中计算两个方向的探测器探测得到的总强度的具体实现方式如下，
已知偏振态的用以照射目标的周期性脉冲激光表示为：
Slaser＝I0[1a1b1c1]T
其中，I0为脉冲激光的光强度，a1，b1，c1代表归一化后的stokes矢量，同时满足a12+b12+c12＝1，经目标后的反射光的偏振态表示为：
Sre＝Miar×Slaser
其中，Mtar为目标物体表面的穆勒矩阵；对于非双折射材料的光反射，穆勒矩阵近似为
其中，α为目标的反射率，β和χ分别为目标物体的线性去极化参数和圆形去极化参数；在接收系统中，存在一个相对于x方向成角度θ的偏振片，该偏振片的穆勒矩阵表示为
在真实场景中，将背景光的光强度表示为IB，由于背景光为自然光，所以通过线性偏振片后，其光强度会变为原来的一半，因此，到达探测器的总光强I为
上式表明了，偏振片的角度对于SNR的提升起到重要作用，使SNR最高的角度θP由下式求出
得到这时在该角度的总光强IP为
为求解出α和β，转动偏振片至角度θM，θM＝θP+90°，这时到达探测器的总光强IM为，
4.根据权利要求2或3所述的一种单光子计数成像的偏振去噪方法，其特征在于：步骤2的具体实现包括以下子步骤：
步骤2.1，由单光子计数模块记录每个像素(i，j)上收...
【专利技术属性】
技术研发人员：田昕，陈葳，李松，朱凯，余典，杨晋陵，马跃，周辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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