一种实时浑浊介质目标识别系统和方法技术方案

一种实时浑浊介质目标识别系统，包括颗粒物探测器和目标探测器，颗粒物探测器现场测量包含颗粒物的浑浊介质的偏振光散射信息，建立和更新浑浊介质的偏振光散射物理模型，偏振光散射物理模型模拟在偏振光照射下浸在浑浊介质中的待测目标的偏振图像，通过模型计算，获得对现场待测目标的最佳偏振照明‑检测组合测量方式，目标探测器控制照明光源与偏振检测器按照最佳偏振照明‑检测组合测量方式，实施现场偏振图像的测量，获得使浑浊介质中的待测目标具有最大对比度的偏振图像，以识别浑浊介质中的待测目标。利用现场测量获得的信息，获得最佳偏振照明‑检测组合，让待测目标的对比度最高、分辨率最好，极大地提高了对现场目标识别的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种实时浑浊介质目标识别系统和方法
本专利技术涉及一种实时浑浊介质目标识别系统和方法。
技术介绍
利用光学成像方法对潜在目标识别是运用最广泛、效果最佳的方法。浑浊介质中的目标识别是一个挑战，同时具有重要的现实意义。在水下环境中，水体颗粒物吸收、散射主动照明光或者太阳光，使得水中生物(鱼等)、非生物(矿石、航行器等)目标的光学成像图像变得扭曲和模糊，对比度变差，不利于它们的识别。在雾霾天气中，气溶胶、灰尘颗粒的散射易构成识别障碍，使得探测特征丢失，待测目标的光学图像变得模糊。浑浊介质中颗粒物的散射效应是导致光学成像质量下降、目标识别准确度差的主要原因，特别是对于快速移动的平台，比如潜水器、汽车等，对在浑浊水体和空气中的目标识别要求很高。传统的选通方法，比如时间选通方法、距离选通方法，利用光在浑浊介质中的弹道光子经历时间、路径最短的原理，可以减轻颗粒物(多次)散射造成的影响，但它需要脉冲光照明、结构复杂、价格昂贵，不利于在大范围内推广。光谱选通方法利用不同波长的光在浑浊介质中传播属性不同，采用对颗粒物散射不敏感的特殊波长光照明和检测，减少浑浊介质对光学成像的影响，提高图像对比度。偏振选通方法采用偏振光照射浑浊介质中的目标，并检测散射光的偏振图像，利用颗粒和目标的偏振特性降低噪音、提高待测目标的图像对比度。另外，当前还流行一类基于大数据方法的选通方法，但实时性和通用性较差，对现场目标识别的准确度不高。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种实时浑浊介质目标识别系统和方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种实时浑浊介质目标识别系统，包括颗粒物探测器和目标探测器，所述颗粒物探测器现场测量包含颗粒物的浑浊介质的偏振光散射信息，建立和更新所述浑浊介质的偏振光散射物理模型，所述偏振光散射物理模型模拟在偏振光照射下浸在所述浑浊介质中的待测目标的偏振图像，通过模型计算，获得对现场待测目标的最佳偏振照明-检测组合测量方式，所述目标探测器控制照明光源与偏振检测器按照所述最佳偏振照明-检测组合测量方式，实施现场偏振图像的测量，获得使所述浑浊介质中的待测目标具有最大对比度的偏振图像，以识别浑浊介质中的待测目标。进一步地：所述颗粒物探测器现场测量浑浊介质的偏振光散射信息包括：所述颗粒物探测器的发射端光源发出的光经过起偏器形成特定偏振态的光照射所述浑浊介质，所述颗粒物探测器的接收端的偏振检测器测量从浑浊介质中待测目标和颗粒物出射光的光强、偏振数据，通过不同偏振态照明光照射下所述偏振检测器获得的光强、偏振数据评估待测目标的对比度，确定所述最佳偏振照明-检测组合，以使得待测目标与介质背景的对比度最大。所述偏振光散射物理模型描述光在浑浊介质中的传输过程，以及光的方向、强度、偏振态在浑浊介质中的变化情况，通过所述偏振光散射物理模型可计算、评估不同偏振态的光照明被颗粒物以及待测目标散射、衰减的过程。所述颗粒物探测器现场测量所述浑浊介质中的颗粒物信息，包括颗粒物的大小、种类、结构、浓度。所述偏振检测器获得的偏振图像包含颗粒物信息和待测目标信息，以及它们之间的相互耦合项；识别所述浑浊介质中的待测目标时，若待测目标与颗粒物的偏振响应不同，通过寻找对待测目标散射敏感、颗粒物散射不敏感的偏振参数，将待测目标从所述偏振图像中分离出来。还包括预先建立的颗粒物及目标的偏振数据库，用于供所述偏振光散射物理模型调用其偏振数据，以及进行类别的分析和关键特征提取以快速识别出待测目标。在所述浑浊介质中的待测目标与设备成像的距离设定为最远距离下，获得使所述浑浊介质中的待测目标具有最大对比度的偏振图像。所述颗粒物探测器和所述目标探测器分开设置在联网的不同装备上。所述颗粒物探测器和所述目标探测器集成在单一装备上。一种实时浑浊介质目标识别方法，使用所述的系统进行实时浑浊介质目标识别。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种实时地浑浊介质中目标识别的系统，通过现场测量浑浊介质中颗粒物信息，建立浑浊介质的偏振光散射现场物理模型，结合偏振技术的运用，利用该物理模型进行计算，获得对现场目标的最佳偏振照明-检测组合测量方式，实现对现场待测目标成像的最大对比度，减少真实浑浊介质中成像出现的模糊、扭曲、信息丢失的影响，提高图像对比度，从而实现在任意浑浊介质中目标的有效识别，提高目标识别的准确度。相比于其他目标识别成像方法，本专利技术具有实时性和普适性，利用现场测量获得的信息，获得最佳偏振照明-检测组合，让待测目标的对比度最高、分辨率最好，从而极大地提高了对现场目标识别的准确度。附图说明图1为本专利技术实施例的实时浑浊介质目标识别系统原理示意图。图2为本专利技术一种实施例的实时浑浊介质目标识别系统结构图。图3为本专利技术另一种实施例的实时浑浊介质目标识别系统结构图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。参阅图1至图3，本专利技术实施例提供一种实时浑浊介质目标识别系统，包括颗粒物探测器和目标探测器，所述颗粒物探测器现场测量包含颗粒物2的浑浊介质1的偏振光散射信息，建立和更新所述浑浊介质1的偏振光散射物理模型，所述偏振光散射物理模型模拟在偏振光照射下浸在所述浑浊介质1中的待测目标3的偏振图像，通过模型计算，获得对现场待测目标3的最佳偏振照明-检测组合测量方式，所述目标探测器控制照明光源与偏振检测器按照所述最佳偏振照明-检测组合测量方式，实施现场偏振图像的测量，获得使所述浑浊介质1中的待测目标3具有最大对比度的偏振图像，以识别浑浊介质1中的待测目标3。在优选的实施例中，所述颗粒物探测器现场测量浑浊介质1的偏振光散射信息包括：所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时浑浊介质目标识别系统，其特征在于，包括颗粒物探测器和目标探测器，所述颗粒物探测器现场测量包含颗粒物的浑浊介质的偏振光散射信息，建立和更新所述浑浊介质的偏振光散射物理模型，所述偏振光散射物理模型模拟在偏振光照射下浸在所述浑浊介质中的待测目标的偏振图像，通过模型计算，获得对现场待测目标的最佳偏振照明-检测组合测量方式，所述目标探测器控制照明光源与偏振检测器按照所述最佳偏振照明-检测组合测量方式，实施现场偏振图像的测量，获得使所述浑浊介质中的待测目标具有最大对比度的偏振图像，以识别浑浊介质中的待测目标。/n

【技术特征摘要】
1.一种实时浑浊介质目标识别系统，其特征在于，包括颗粒物探测器和目标探测器，所述颗粒物探测器现场测量包含颗粒物的浑浊介质的偏振光散射信息，建立和更新所述浑浊介质的偏振光散射物理模型，所述偏振光散射物理模型模拟在偏振光照射下浸在所述浑浊介质中的待测目标的偏振图像，通过模型计算，获得对现场待测目标的最佳偏振照明-检测组合测量方式，所述目标探测器控制照明光源与偏振检测器按照所述最佳偏振照明-检测组合测量方式，实施现场偏振图像的测量，获得使所述浑浊介质中的待测目标具有最大对比度的偏振图像，以识别浑浊介质中的待测目标。


2.如权利要求1所述的实时浑浊介质目标识别系统，其特征在于，所述颗粒物探测器现场测量浑浊介质的偏振光散射信息包括：所述颗粒物探测器的发射端光源发出的光经过起偏器形成特定偏振态的光照射所述浑浊介质，所述颗粒物探测器的接收端的偏振检测器测量从所述浑浊介质中待测目标和颗粒物出射光的光强、偏振数据，通过不同偏振态照明光照射下所述偏振检测器获得的光强、偏振数据评估待测目标的对比度，确定所述最佳偏振照明-检测组合，以使得待测目标与介质背景的对比度最大。


3.如权利要求1或2所述的实时浑浊介质目标识别系统，其特征在于，所述偏振光散射物理模型描述光在浑浊介质中的传输过程，以及光的方向、强度、偏振态在浑浊介质中的变化情况，通过所述偏振光散射物理模型可计算、评估不同偏振态的光照明被颗粒物以及待测目标散射、衰减的过程。


4.如权利要求1至3任一项所述的实时浑浊...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖然，马辉，刘通，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44