基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，包括以下步骤：步骤S1:根据目标的光谱偏振特性选择合适的波段并获取对应波段的偏振图像;步骤S2:基于偏振图像，计算偏振参量，再对其进行差异增强与基于交织序列方法的偏振方向一维数据映射，得到差异增强结果与交织序列映射结果；步骤S3:对差异增强结果与交织序列映射结果进行图像融合得到融合图像；步骤S4:对融合图像进行基于像素的目标检测。本发明专利技术有效地提高目标与背景的对比度和清晰度，从而提高了目标检测的准确率与精确率。确率。确率。

【技术实现步骤摘要】
基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法


[0001]本专利技术属于图像融合技术和计算机视觉领域，具体涉及一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法。

技术介绍

[0002]随着传感技术的发展，越来越多的信息可以从感兴趣的场景中提取出来。这包括由相机捕获的空间信息，从光谱仪获取的光谱信息，以及由偏振计获得的偏振信息。空间、光谱和偏振信息揭示了目标和背景的不同特征，已经证明利用空间和光谱信息(光谱图像)或空间和偏振信息(偏振图像)可以获得较好的检测结果，但这两种方法均有一定的不足。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，在利用差异增强及交织序列映射分别提高偏振度与偏振角图像的目标对比度，小波变换融合则在保留源图像中的边缘及轮廓信息的基础上，还有效地提高目标与背景的对比度和清晰度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1:根据目标的光谱偏振特性选择合适的波段并获取对应波段的偏振图像；
[0007]步骤S2:基于偏振图像，计算偏振参量，再对其进行差异增强与基于交织序列方法的偏振方向一维数据映射，得到差异增强结果与交织序列映射结果；
[0008]步骤S3:对差异增强结果与交织序列映射结果进行图像融合得到融合图像；
[0009]步骤S4:对融合图像进行基于像素的目标检测。r/>[0010]进一步的，采用偏振相机获取偏振图像；所述偏振相机采用可实时获取偏振0
°
、45
°
、90
°
、135
°
四个角度的图像的偏振滤光片阵列相机，镜头采用35mm焦距的透镜，镜头前方加装选定波段的滤波片。
[0011]进一步的，所述步骤S2具体为：
[0012]1)计算偏振的斯托克斯参量S0、S1、S2：
[0013]2)根据斯托克斯参量计算获得新偏振参量I
d
：
[0014][0015]3)先对I
d
参量进行均值滤波，再进行差异增强，获得增强结果I
d1
：
[0016][0017]其中M
×
N为在图像I
d
中选定的一个小的区域，μ为该区域的均值；
[0018]4)将S1、S2中的线偏振强度I
p
提取出来，以二维数据(cos2θ,sin2θ)的形式表示偏
振方向：
[0019]I
p
＝S
12
+S
22
[0020]cos2θ＝S1/I
p
[0021]sin2θ＝S2/I
p
[0022]5)对于二维数据(X，Y)，归一化为平面区域(0，B
n
)
×
(0，B
n
)内的数据(x，y)：
[0023][0024]其中，B为序列进制，n为序列长度；
[0025]6)归一化数据(x，y)对应的序列x
i
和y
i
是x、y在B进制下按位分离的结果：
[0026][0027]7)求x
i
和y
i
的交织序列z
i
并转换为数值量z，即为映射结果：
[0028][0029][0030]进一步的，所述步骤S3具体为：
[0031]1)利用小波变换将差异增强结果与交织序列映射结果均分解为1个低频分量与3个高频分量；
[0032]2)对高频分量进行平均加权融合：
[0033]ch＝(ch1+ch2)/2
[0034]cv＝(cv1+cv2)/2
[0035]cd＝(cd1+cd2)/2
[0036]其中，ch、ch1、ch2分别为融合图像、差异增强结果及交织序列映射结果的水平分量，cv、cv1、cv2分别为融合图像、差异增强结果及交织序列映射结果的竖直分量，cd、cd1、cd2分别为融合图像、差异增强结果及交织序列映射结果的对角分量；
[0037]3)对低频分量进行能量加权融合：
[0038][0039][0040]其中，ca、ca1、ca2分别为融合图像、差异增强结果及交织序列映射结果的低频分
量，cak(n)为对应低频分量上n处的灰度值，k＝1，2；
[0041]4)小波反变换得到初步融合图像F1；
[0042]5)分别对交织序列映射结果进行膨胀与腐蚀。
[0043]6)将结果与初步融合图像进行加权融合，得到最终的融合图像：
[0044]F＝F1+F
d
+F
e
[0045]其中F为融合结果，F
d
为膨胀结果，F
e
为腐蚀结果。
[0046]进一步的，所述步骤S4具体为：利用自适应阈值分割对融合图像进行阈值分割，并对分割结果进行形态处理，然后将检测结果映射回目标图像。
[0047]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0048]本专利技术对偏振度参量进行修改并对其进行差异增强，在抑制其背景的同时提高了目标的显著性；利用交织序列映射代替偏振角映射，减少了大量背景噪声；小波变换后采用低频系数加权平均、高频系数选取基于选取区域能量最大的准则进行融合，重点融合了图像的高频部分，在保留源图像中的边缘及轮廓信息的基础上，还可以有效地提高目标与背景的对比度和清晰度；同时，通过二次融合进一步降低了背景噪声，提高了算法对复杂环境的适应性。
附图说明
[0049]图1为本专利技术的方法流程图；
[0050]图2为本专利技术一实施例中的偏振度图像；
[0051]图3为本专利技术一实施例中的偏振I
d
参量差异增强结果；
[0052]图4为本专利技术一实施例中的偏振角图像；
[0053]图5为本专利技术一实施例中的偏振交织序列映射结果；
[0054]图6为本专利技术一实施例中的初步融合图像；
[0055]图7为本专利技术一实施例中的最终融合图像；
[0056]图8为本专利技术一实施例中的目标检测图像。
具体实施方式
[0057]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0058]请参照图1，本专利技术提供一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，包括以下步骤：
[0059]步骤S1:根据目标的光谱偏振特性选择合适的波段并获取对应波段的偏振图像；
[0060]步骤S2:基于偏振图像，计算偏振参量，再对其进行差异增强与基于交织序列方法的偏振方向一维数据映射，得到差异增强结果与交织序列映射结果；
[0061]步骤S3:对差异增强结果与交织序列映射结果进行图像融合得到融合图像；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:根据目标的光谱偏振特性选择合适的波段并获取对应波段的偏振图像；步骤S2:基于偏振图像，计算偏振参量，再对其进行差异增强与基于交织序列方法的偏振方向一维数据映射，得到差异增强结果与交织序列映射结果；步骤S3:对差异增强结果与交织序列映射结果进行图像融合得到融合图像；步骤S4:对融合图像进行基于像素的目标检测。2.根据权利要求1所述的基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，其特征在于,采用偏振相机获取偏振图像；所述偏振相机采用可实时获取偏振0
°
、45
°
、90
°
、135
°
四个角度的图像的偏振滤光片阵列相机，镜头采用35mm焦距的透镜，镜头前方加装选定波段的滤波片。3.根据权利要求1所述的基于交织序列映射的光谱偏振图像目标检测方法，其特征在于,所述步骤S2具体为：1)计算偏振的斯托克斯参量S0、S1、S2：2)根据斯托克斯参量计算获得新偏振参量I
d
：3)先对I
d
参量进行均值滤波，再进行差异增强，获得增强结果I
d1
：其中M
×
N为在图像I
d
中选定的一个小的区域，μ为该区域的均值；4)将S1、S2中的线偏振强度I
p
提取出来，以二维数据(cos2θ,sin2θ)的形式表示偏振方向：I
p
＝S
12
+S
22
cos2θ＝S1/I
p
sin2θ＝S2/I
p
5)对于二维数据(X,Y)，归一化为平面区域(0,B
n
)
×
(0,B<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄峰，周则兵，沈英，王舒，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：