一种水下偏振光成像方法和成像系统技术方案

本申请公开了一种水下偏振光成像方法和成像系统，该方法包括：由光源发射可见光，可见光透过偏振器后照射水下的目标物体；利用位于接收装置处的检偏器过滤水下干扰光信息；由接收装置获取目标物体的信息；通过压缩感知恢复算法对获取的信息进行图像恢复，得到目标物体的图像。这样用压缩感知技术和水下偏振光成像技术相结合的方式，可以通过偏振器和检偏器相结合的过滤方式有效滤除干扰光信息的同时，提高压缩感知的恢复精度，以获取目标物体的更多有效信息，进而可以提高在水下环境中，重构目标图像的效率和质量，提升数据中心的竞争力。提升数据中心的竞争力。提升数据中心的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种水下偏振光成像方法和成像系统


[0001]本专利技术涉及光学成像
，特别是涉及一种水下偏振光成像方法和成像系统。

技术介绍

[0002]随着现代光学技术的发展，水下光学探测应用越来越广泛。水下光学成像具有成像设备简单、能提供丰富的信息等优点。但是光在水中传输，存在各种各样的干扰，这些干扰会极大的影响水下成像的质量和效率。在水下场景中，影响成像质量的主要因素为水分子以及水中悬浮粒子对光波的散射而产生的散射光，其中，部分散射光会朝着探测器的方向传播，形成后向散射光。后向散射光会叠加在目标信息光上，使探测器获取的图像的对比度降低，影响水下光学成像的探测距离。
[0003]如图1所示，现有的水下成像系统的接收器用于收集信息光。但是水中存在大量的悬浮颗粒，接收器接收到的光，除了被目标物体反射的有用信息光外，还有大量的悬浮颗粒造成的后向散射光，而这些后向散射光为干扰光，会降低最终的成像质量，具体表现为所呈图像的轮廓线条虚化、模糊，对比度差。
[0004]因此，如何解决水下成像的质量低和效率低的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水下偏振光成像方法和成像系统，可以提高在水下环境中，重构目标图像的效率和质量。其具体方案如下：
[0006]一种水下偏振光成像方法，包括：
[0007]由光源发射可见光，所述可见光透过偏振器后照射水下的目标物体；
[0008]利用位于接收装置处的检偏器过滤水下干扰光信息；
[0009]由所述接收装置获取所述目标物体的信息；
[0010]通过压缩感知恢复算法对获取的所述信息进行图像恢复，得到所述目标物体的图像。
[0011]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述偏振器和所述检偏器均为偏振片，所述检偏器的透光轴方向与所述偏振器的偏振方向正交。
[0012]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述通过压缩感知恢复算法对获取的所述信息进行图像恢复，得到所述目标物体的图像，包括：
[0013]对获取的所述信息进行FFT稀疏变换，得到图像稀疏矩阵；
[0014]使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样，获取所述目标物体的采样有效信息；
[0015]使用压缩感知重构算法重构所述目标物体的采样有效信息，得到所述目标物体的图像。
[0016]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像方法中，在所述对获取的所述信息进行FFT稀疏变换，得到图像稀疏矩阵之后，还包括：
[0017]对所述图像稀疏矩阵进行FFT SHIFT操作，以将所述目标物体的有效信息集中到所述图像稀疏矩阵的中心位置。
[0018]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像方法中，在所述使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样之前，还包括：
[0019]根据LDPC码构建压缩感知测量矩阵。
[0020]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样，包括：
[0021]使用所述压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵的中心位置进行采样。
[0022]本专利技术实施例还提供了一种水下偏振光成像系统，包括：
[0023]光源，用于发射可见光；
[0024]偏振器，位于所述光源处，用于将所述可见光变成具有特定偏振特性的光；
[0025]检偏器，位于接收装置处，用于过滤水下干扰光信息；
[0026]所述接收装置，用于获取所述目标物体的信息；
[0027]处理器，用于通过压缩感知恢复算法对获取的所述信息进行图像恢复，得到所述目标物体的图像。
[0028]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像系统中，所述处理器，具体包括：
[0029]稀疏变换模块，用于对获取的所述信息进行FFT稀疏变换，得到图像稀疏矩阵；
[0030]信息采样模块，用于使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样，获取所述目标物体的采样有效信息；
[0031]信息重构模块，用于使用压缩感知重构算法重构所述目标物体的采样有效信息，得到所述目标物体的图像。
[0032]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像系统中，所述稀疏变换模块，还用于对所述图像稀疏矩阵进行FFT SHIFT操作，以将所述目标物体的有效信息集中到所述图像稀疏矩阵的中心位置。
[0033]优选地，在本专利技术实施例提供的上述水下偏振光成像系统中，所述信息采样模块，具体用于根据LDPC码构建压缩感知测量矩阵，使用所述压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵的中心位置进行采样，获取所述目标物体的采样有效信息。
[0034]从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的一种水下偏振光成像方法，包括：由光源发射可见光，可见光透过偏振器后照射水下的目标物体；利用位于接收装置处的检偏器过滤水下干扰光信息；由接收装置获取目标物体的信息；通过压缩感知恢复算法对获取的信息进行图像恢复，得到目标物体的图像。
[0035]本专利技术用压缩感知技术和水下偏振光成像技术相结合的方式，可以在获取目标物体的信息时，通过偏振器和检偏器相结合的过滤方式有效滤除干扰光信息的同时，提高压缩感知的恢复精度，以获取更多的有效信息，进而可以提高在水下环境中，重构目标图像的效率和质量，提升数据中心的竞争力，对后续水下遥感等领域的发展提供新的技术和改进方向。此外，本专利技术还针对水下偏振光成像方法提供了相应的成像系统，进一步使得上述方
法更具有实用性，该成像系统具有相应的优点。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0037]图1为现有的水下偏振光成像系统的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的水下偏振光成像方法的流程图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的水下偏振光成像系统的结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]本专利技术提供一种水下偏振光成像方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0042]S201、由光源发射可见光，可见光透过偏振器后照射水下的目标物体；
[0043]S202、利用位于接收装置处的检偏器过滤水下干扰光信息；
[0044]S203、由接收装置获取目标物体的信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下偏振光成像方法，其特征在于，包括：由光源发射可见光，所述可见光透过偏振器后照射水下的目标物体；利用位于接收装置处的检偏器过滤水下干扰光信息；由所述接收装置获取所述目标物体的信息；通过压缩感知恢复算法对获取的所述信息进行图像恢复，得到所述目标物体的图像。2.根据权利要求1所述的水下偏振光成像方法，其特征在于，所述偏振器和所述检偏器均为偏振片，所述检偏器的透光轴方向与所述偏振器的偏振方向正交。3.根据权利要求2所述的水下偏振光成像方法，其特征在于，所述通过压缩感知恢复算法对获取的所述信息进行图像恢复，得到所述目标物体的图像，包括：对获取的所述信息进行FFT稀疏变换，得到图像稀疏矩阵；使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样，获取所述目标物体的采样有效信息；使用压缩感知重构算法重构所述目标物体的采样有效信息，得到所述目标物体的图像。4.根据权利要求3所述的水下偏振光成像方法，其特征在于，在所述对获取的所述信息进行FFT稀疏变换，得到图像稀疏矩阵之后，还包括：对所述图像稀疏矩阵进行FFT SHIFT操作，以将所述目标物体的有效信息集中到所述图像稀疏矩阵的中心位置。5.根据权利要求4所述的水下偏振光成像方法，其特征在于，在所述使用压缩感知测量矩阵对所述图像稀疏矩阵进行采样之前，还包括：根据LDPC码构建压缩感知测量矩阵。6.根据权利要求5所述的水下偏振光成像方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔星辰，史宏志，赵健，张英杰，
申请(专利权)人：浪潮北京电子信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：