【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及散射成像的，尤其涉及一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法。
技术介绍
1、在雾霾、浑浊水体等散射环境中，由于悬浮的微粒、水滴对传输光的散射作用，使得成像质量下降，图像的能见度和成像对比度显著降低，对观察目标和进一步图像处理产生了诸多影响。同时，随着科技的发展，无人机、自动驾驶和水下机器人等应用对图像的依赖越来越强，对图像质量的要求也越来越高，因此，去散射成像技术受到了广泛关注。去散射成像技术主要可分为图像处理去散射技术和光学去散射技术。针对散射介质成像问题，国内外已有许多研究机构以及学者进行了深入研究，其中实用性较强的多为数字图像处理方法。但在一些强散射环境下，数字图像处理方法的效果仍有待提升。相较而言，光学成像方法可以直接获取光学信息并进行“点对点”处理，这使得它在一定程度上能够保留图像细节并显著提升图像对比度。同时，光学计算成像方法在应对图像失真和噪声引入方面表现出良好效果。因此，后续可以结合数字图像处理方法对复原图像进一步处理，实现图像质量的二次提升。
技术实现思路
1、本专利技术旨在采用偏振光学的方法将散射介质图像中后向散射光进行抑制，实现散射介质中清晰成像，提升散射介质中图像对比度，而提供一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法。
2、本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：
3、一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，具体步骤为：
4、s1、测量得到目标场景穆勒矩阵以及背景位置穆勒
5、s2、直接给定后向散射光为完全偏振光时的斯托克斯矢量，并根据给定的斯托克斯矢量以及背景位置穆勒矩阵确定最优的主动照明光的斯托克斯矢量；
6、s3、求得与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量；
7、s4、基于步骤s1中的目标场景穆勒矩阵、步骤s2中的最优的主动照明光的斯托克斯矢量、步骤s3求得的与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量，计算得出抑制后向散射光后的清晰图像。
8、步骤s2中，确定最优的主动照明光的斯托克斯矢量的具体方法为：设定后向散射光的偏振度为1，根据给定的后向散射光为完全偏振光时的斯托克斯矢量以及背景位置穆勒矩阵来确定，如下：
9、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>s</mi><mi>in</mi></msup><mi>=</mi><msup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>m</mi><mi>back</mi></msup><mo>)</mo></mrow><mrow><mi>−</mi><mn>1</mn></mrow></msup><mi>⋅</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><msub><mi>p</mi><mi>back</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>0</mn><mi>back</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>s</mi><mn>1</mn><mi>back</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>s</mi><mn>2</mn><mi>back</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>s</mi><mn>3</mn><mi>back</mi></msubsup></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>；
10、其中，
11、表示最优的主动照明光的斯托克斯矢量；
12、表示背景位置穆勒矩阵；
13、表示后向散射光偏振度，取1；
14、、、、表示后向散射光为完全偏振光时的斯托克斯矢量的四个stokes参量。
15、步骤s3中，求解与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量的具体方法为：通过调整相机前的偏振元器件的偏振状态，根据以下公式确定与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量：
16、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mtable columnalign="center"><mtr><mtd><mi>a</mi><mi>=</mi><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>p</mi><mi>back</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>0</mn><mi>back</mi></msubsup></mrow></mfrac><msup><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><msub><mi>p</mi><mi>back</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，步骤S2中，确定最优的主动照明光的斯托克斯矢量的具体方法为：设定后向散射光的偏振度为1，根据给定的后向散射光为完全偏振光时的斯托克斯矢量以及背景位置穆勒矩阵来确定，如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，步骤S3中，求解与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量的具体方法为：通过调整相机前的偏振元器件的偏振状态，根据以下公式确定与后向散射光斯托克斯矢量相互正交的偏振特征矢量：
4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，步骤S4中，计算抑制后向散射光后的清晰图像的具体公式为：
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟照明调制实现水下散射抑制的偏振成像方法，其特征在于，步骤s2中，确定最优的主动照明光的斯托克斯矢量的具体方法为：设定后向散射光的偏振度为1，根据给定的后向散射光为完全偏振光时的斯托克斯矢量以及背景位置穆勒矩阵来确定，如下：
3.根据权利要求2所述的一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩丰，李校博，
申请(专利权)人：天津市天开海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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