一种透玻透膜清晰成像的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种透玻透膜清晰成像的方法及系统，涉及偏振成像技术领域，本发明专利技术方法对入射光线角度、主动激光的偏振态进行调整和优化，最大程度上减小反射光干扰效果，实现对玻璃后景物的最清晰成像，得到玻璃后景物的最优图像。本发明专利技术系统中集成了大张角的中红外相机、近红外激光器、小张角的近红外相机、控制单元、处理单元，实现了对场景中的玻璃后景物的快速清晰成像。快速清晰成像。快速清晰成像。

【技术实现步骤摘要】
一种透玻透膜清晰成像的方法及系统


[0001]本专利技术涉及偏振成像
，尤其是一种透玻透膜清晰成像的方法及系统。

技术介绍

[0002]在公共安全等领域中的夜间特定场合，需要快速发现隐藏在房间窗户或汽车车窗后的可疑目标。这里存在两个技术问题：一是在场景中快速发现玻璃（房间窗户或汽车车窗）；二是对玻璃（包括贴膜）后面的景物进行清晰成像。
[0003]玻璃后景物难以被看清的主要原因是玻璃面的反射光干扰了玻璃后面物体的成像，即在成像时，相机既接收到玻璃后面物体的成像反射光同时又接收到玻璃表面的反射光。现有的透玻透膜技术主要有两个方面：一方面是采用被动的偏振光技术；另一方面是采用主动的偏振光技术。被动的偏振光技术就是自然光（或环境光）照射在玻璃上，利用偏振光技术减小玻璃表面的反射光干扰，从而提高玻璃后景物成像的清晰度。主动的偏振光技术就是主动发射偏振激光束照射在玻璃上，再利用偏振光技术减小玻璃表面的反射光干扰，从而提高玻璃后景物成像的清晰度。
[0004]偏振光照射在玻璃上产生反射和折射，反射光和折射光的偏振性和光强要遵守斯托克斯公式。但是，现有技术没有利用斯托克斯公式对入射光线的角度、主动激光的偏振态进行调整和优化，从而未能实现最大程度上的减小反射光干扰效果，玻璃后景物成像的清晰度存在很大偶然性。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种透玻透膜清晰成像的方法及系统，对主动激光的偏振态进行调整和优化，最大程度上减小反射光干扰效果，实现对玻璃后景物的最清晰成像，得到玻璃后景物的最优图像。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种透玻透膜清晰成像的方法，包括以下步骤：S4，将近红外激光器发射的激光光束指向玻璃，并调整激光扩束镜的焦距，使玻璃上完全覆盖光斑，且光斑大小与玻璃大小相适配；S5，近红外激光器的激光偏振方向为初始偏振方向；将近红外相机对准玻璃，利用近红外相机对玻璃后景物进行第1次主动成像，得到玻璃后景物的第1次图像，并将所得到的第1次图像初始化为最优图像；S6，调整近红外激光器中的二分之一波片，改变激光偏振方向；并利用近红外相机对玻璃后景物进行下一次主动成像，得到玻璃后景物的下一次图像；然后寻找最优图像，寻找方式为：将所得到的下一次图像与最优图像进行比较，若下一次图像的清晰度大于最优图像的清晰度，则将最优图像更新为所得到的下一次图像；否则不对最优图像进行更新；S7，按照步骤S6的方式，逐步调整近红外激光器中的二分之一波片，逐步改变激光
偏振方向，并利用近红外相机对玻璃后景物进行下一次主动成像，然后寻找最优图像；直至激光偏振方向改变90
º
，寻找得到最终的最优图像。
[0007]优选的，在步骤S4之前，还包括以下步骤：S1，利用中红外相机对场景进行被动成像，得到场景图像；S2，利用目标检测算法对场景图像进行目标检测，检测出场景图像中的玻璃即目标；S3，根据中红外相机的相机参数和相机位置，以及场景图像中的玻璃位置，确定场景中的玻璃位置。
[0008]优选的，近红外激光器发射的激光光束即入射光线与玻璃表面的法线之间的夹角，即法向夹角小于70
º
。
[0009]优选的，图像的清晰度计算方式为：C=k1
×
M+k2
×
N；其中，C为图像的清晰度，k1、k2均为比例系数；M为图像经Sobel算子处理后的平均灰度值，N为图像的方差值。
[0010]优选的，近红外激光器的激光偏振方向范围为[α1,α2]，α2=α1+90
º
；步骤S5中，以α1为初始偏振方向；步骤S6
‑
S7中，每次对玻璃后景物进行主动成像时，将近红外激光器的激光偏振方向增加Δβ，直至增加至α2。
[0011]优选的，所述近红外激光器的波长为0.8um
‑
1um；所述近红外相机的响应波长为0.8um
‑
1um，张角小于10
º
。
[0012]优选的，所述中红外相机的响应波长为8um
‑
12um，张角大于150
º
。
[0013]优选的，系统包括：中红外相机、近红外激光器、近红外相机、控制单元、处理单元；所述中红外相机用于对整个场景进行被动成像，得到场景图像，并将场景图像发送给处理单元；所述处理单元用于对场景图像进行目标检测，检测出场景图像中的玻璃即目标，并根据场景图像中的玻璃位置以及中红外相机的相机参数和相机位置确定场景中的玻璃位置，将场景中的玻璃位置分别发送控制单元；所述控制单元用于根据场景中的玻璃位置，对近红外激光器和近红外相机进行位置调整；所述近红外激光器根据场景中的玻璃位置，发射激光光束指向玻璃；所述近红外激光器的二分之一波片为可旋转，即激光偏振方向为可调整；所述近红外相机用于对场景中的玻璃后景物进行主动成像，得到玻璃后景物的图像，并将玻璃后景物的图像发送给处理单元；所述处理单元还用于判断玻璃后景物的图像清晰度，寻找最优图像；所述控制单元还用于控制近红外激光器中二分之一波片，改变激光偏振方向。
[0014]优选的，系统整体安装在可升降、可移动的平台上；所述控制单元通过控制平台的移动和升降，使得近红外激光器发射的激光光束指向场景中的玻璃，且激光光束即入射光线与玻璃表面的法线之间的夹角小于70
º
；以及使得近红外相机对准场景中的玻璃。
[0015]本专利技术的优点在于：（1）本专利技术方法对入射光线角度、主动激光的偏振态进行调整和优化，最大程度上减小反射光干扰效果，实现对玻璃后景物的最清晰成像，得到玻璃后景物的最优图像。
[0016]（2）入射光线与玻璃表面的法线组成的平面称为入射面，由于玻璃表面的法线方向可能是随意的，各种方向皆有可能。故实际探测中，入射面的方向会有各种可能，因此需要逐步调整入射光的偏振方向，使得入射光的偏振方向落在入射面内，从而使得入射光完全变成的平行分量的光，这时玻璃后景物的成像应是最清晰。
[0017]（3）根据斯托克斯公式以及实施例的实验分析，由于透玻透膜成像是利用透璃透膜的折射光来成像的，故有用的折射光强度应越强越好，干扰的反射光越弱越好，因此光源要选用平行分量的偏振光，入射角即入射光线与玻璃表面的法线之间的夹角要小于70
º
。
[0018]（4）本专利技术系统中设有大张角的中红外相机，利用大张角的中红外相机可以一次性的对大面积场景进行被动成像，使得场景图像中尽可能多的包含目标即玻璃，如房间窗户、汽车车窗、贴膜，节省了目标检测时间。
[0019]（5）本专利技术系统中集成了大张角的中红外相机、近红外激光器、小张角的近红外相机、控制单元、处理单元，实现了对场景中的玻璃后景物的快速清晰成像。
[0020]（6）本专利技术将系统整体安装在可升降、可移动的平台上，通过控制平台的移动和升降，使得近红外激光器发射的激光光束指向玻璃，且激光光束与玻璃表面的法线之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透玻透膜清晰成像的方法，其特征在于，包括以下步骤：S4，将近红外激光器（2）发射的激光光束指向玻璃，并调整激光扩束镜的焦距，使玻璃上完全覆盖光斑，且光斑大小与玻璃大小相适配；S5，近红外激光器（2）的激光偏振方向为初始偏振方向；将近红外相机（3）对准玻璃，利用近红外相机（3）对玻璃后景物进行第1次主动成像，得到玻璃后景物的第1次图像，并将所得到的第1次图像初始化为最优图像；S6，调整近红外激光器（2）中的二分之一波片，改变激光偏振方向；并利用近红外相机（3）对玻璃后景物进行下一次主动成像，得到玻璃后景物的下一次图像；然后寻找最优图像，寻找方式为：将所得到的下一次图像与最优图像进行比较，若下一次图像的清晰度大于最优图像的清晰度，则将最优图像更新为所得到的下一次图像；否则不对最优图像进行更新；S7，按照步骤S6的方式，逐步调整近红外激光器（2）中的二分之一波片，逐步改变激光偏振方向，并利用近红外相机（3）对玻璃后景物进行下一次主动成像，然后寻找最优图像；直至激光偏振方向改变90
º
，寻找得到最终的最优图像。2.根据权利要求1所述的一种透玻透膜清晰成像的方法，其特征在于，在步骤S4之前，还包括以下步骤：S1，利用中红外相机（1）对场景进行被动成像，得到场景图像；S2，利用目标检测算法对场景图像进行目标检测，检测出场景图像中的玻璃即目标；S3，根据中红外相机（1）的相机参数和相机位置，以及场景图像中的玻璃位置，确定场景中的玻璃位置。3.根据权利要求1所述的一种透玻透膜清晰成像的方法，其特征在于，近红外激光器（2）发射的激光光束即入射光线与玻璃表面的法线之间的夹角，即法向夹角小于70
º
。4.根据权利要求1所述的一种透玻透膜清晰成像的方法，其特征在于，图像的清晰度计算方式为：C=k1
×
M+k2
×
N；其中，C为图像的清晰度，k1、k2均为比例系数；M为图像经Sobel算子处理后的平均灰度值，N为图像的方差值。5.根据权利要求1所述的一种透玻透膜清晰成像的方法，其特征在于，近红外激光器（2）的激光偏振方向范围为[α1,α2]，α2=α1+90
º
；步骤S5中，以α1为初始偏振方向；步骤S6

【专利技术属性】
技术研发人员：曹开法，熊华，费腾，吴菲，左鹏，朱文，李锋，沈天翔，
申请(专利权)人：安徽科创中光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：