[發(fā)明專利]用于目標(biāo)檢測(cè)的自適應(yīng)偏振信息采集與計(jì)算方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710554669.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN107504956B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慧斌;沈潔;陳哲;徐岑;王建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01C11/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明公開了一種用于目標(biāo)檢測(cè)的自適應(yīng)偏振信息采集與計(jì)算方法及裝置，方法包括：根據(jù)拍攝時(shí)刻的太陽(yáng)高度角調(diào)整云臺(tái)角度；調(diào)節(jié)偏振片方向采集目標(biāo)在0°方向、45°方向和90°方向三個(gè)偏振方向的偏振圖像；基于采集的偏振圖像計(jì)算出目標(biāo)的0°方向、90°方向、45°方向和135°方向偏振參數(shù)以及偏振度圖像；裝置包括偏振信息采集單元，自動(dòng)調(diào)整相機(jī)拍攝角度與偏振片角度；偏振信息計(jì)算單元，基于采集的三個(gè)方向的偏振圖像計(jì)算得到水面目標(biāo)的偏振參數(shù)信息；以及控制單元，包括采集控制、存儲(chǔ)控制、偏振信息計(jì)算控制等模塊。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)水面目標(biāo)偏振信息的有效獲取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于目標(biāo)檢測(cè)的自適應(yīng)偏振信息采集與計(jì)算方法及裝置，屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

將圖像和視頻的處理方法應(yīng)用于檢測(cè)和識(shí)別水面目標(biāo)始于20世紀(jì)90年代，偏振成像技術(shù)是近些年才得到快速發(fā)展的成像技術(shù)。對(duì)于水面目標(biāo)的檢測(cè)方法，國(guó)外很多學(xué)者已進(jìn)行了大量的研究，目前常用的水面目標(biāo)檢測(cè)方法根據(jù)數(shù)據(jù)獲取方式的不同分類，主要有以下幾種：基于雷達(dá)圖像的水面目標(biāo)檢測(cè)，基于紅外圖像的水面目標(biāo)檢測(cè)和基于可見光圖像的水面目標(biāo)檢測(cè)。

由于水面環(huán)境存在強(qiáng)烈的水面鏡面反射現(xiàn)象，會(huì)在傳統(tǒng)目標(biāo)成像過程中引入大量噪聲，利用目標(biāo)的光強(qiáng)和光譜信息很難完成目標(biāo)與背景之間的分離。振成像技術(shù)是近幾年來發(fā)展迅速的新型成像技術(shù)，較一些傳統(tǒng)成像技術(shù)來說具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：減小在成像過程中的水面鏡面反射的干擾因素，從而提高目標(biāo)的成像質(zhì)量；使目標(biāo)中的偏振特性可以作為目標(biāo)檢測(cè)的又一特征，且偏振信息較普通的光強(qiáng)信息來說更加穩(wěn)定。在理想狀態(tài)下，當(dāng)太陽(yáng)的入射角為布儒斯特角53°，即太陽(yáng)高度角為37°時(shí)，反射光全部不能通過偏振片，平靜的水面將使太陽(yáng)光的反射光線達(dá)到完全偏振，水體不存在鏡面反射。但在實(shí)際環(huán)境中有多種外界因素干擾，同時(shí)受限于成像設(shè)備，無法真正做到濾除水面鏡面反射光，但根據(jù)這一結(jié)論，可以在一定程度上減弱水面鏡面反射在偏振成像過程中引入的噪聲，這樣就可以提高水面目標(biāo)偏振成像的質(zhì)量，這也有利于提高后續(xù)的目標(biāo)檢測(cè)正確率。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)水面場(chǎng)景應(yīng)用需求，提供一種用于水面目標(biāo)檢測(cè)的自適應(yīng)偏振信息采集與計(jì)算方法及裝置，通過偏振圖像采集裝置獲得目標(biāo)圖像，基于采集的三個(gè)方向的偏振圖像計(jì)算得到水面目標(biāo)的偏振參數(shù)信息，用于實(shí)現(xiàn)水面目標(biāo)檢測(cè)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于目標(biāo)檢測(cè)的自適應(yīng)偏振信息采集與計(jì)算方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)拍攝時(shí)刻計(jì)算得到太陽(yáng)高度角，調(diào)整云臺(tái)角度使得相機(jī)與水面的拍攝角與太陽(yáng)高度角沿水面法向量對(duì)稱；

(2)調(diào)節(jié)偏振片方向采集目標(biāo)在0°方向、45°方向和90°方向三個(gè)偏振方向的偏振圖像；

(3)基于采集的偏振圖像計(jì)算出目標(biāo)的0°方向、90°方向、45°方向和135°方向偏振參數(shù)S_h、S_v、S_d和S_r以及偏振度圖像DoP，其中：

S_h＝k₁*I(0°)-k₂*I(90°)

S_v＝k₃*I(90°)-k₄*I(0°)

S_d＝(k₅+k₆)*I(45°)-k₆*(I(0°)+I(90°))

S_r＝k₇*((I(0°)+I(90°))-(k₇+k₈)*I(45°)