[發明專利]一種三光通道光學成分檢測方法

有效

• 申請號: 201710934847.0
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107806929B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 陳哲;張振;王向朝;戴鳳釗;歩揚;王慧斌;徐立中
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發明公開了一種通過三光通道(紅、綠、藍光學通道)光學成分檢測方法，實現對較為復雜光學環境中(例如，氣?水界面、水下環境，等)光線組成成分進行檢測，判斷環境中光學成分的種類并度量每種光學成分在不同空間中的強度。該發明對環境中所獲取的紅、綠、藍三光通道光學信息首先提取綠、藍信道方差，光強度?位置關系，全局光強度對比度，紅色信道全局對比度，紅色信道強度?位置關系這五種光學特征；在此基礎上，根據判斷模型對不同光學特征進行融合，形成了對天空光成分、自然背景光成分及人工光成分的判斷依據；基于這種判斷依據并進而根據先驗的判斷準則判斷光學環境中所包含光學成分的種類及每種光學成分在不同空間中的強度。

技術領域

本發明涉及一種三光通道光學信息處理方法，具體是通過三光通道光學特征提取，光學特征處理以檢測復雜光學環境中光學成分，判斷環境中所包含光學成分的種類及每種光學成分在不同空間中的強度。

背景技術

在復雜光學環境中，光學信息獲取與計算受到環境中光學成分疊加的影響。例如，在水面場景及水下場景中，所獲取的光學信息不僅包含有自然背景平行光線，還有可能疊加了人工光及天空光。在此情況下，環境光線的強度和色彩常出現非均勻分布或畸變。這為復雜環境中的場景分析帶來嚴重的困難。一方面，非均勻分布的光強度會形成嚴重的非均勻背景噪聲。另一方面，畸變的光學信息會使得興趣目標信息發生畸變，形成虛假的目標信息。對于這些問題的解決，目前主要采用數據驅動建模的方式，以光學信息的數據分布模型抑制噪聲并突出目標信息。該類策略被廣泛的用于目標檢測、識別及跟蹤研究中，能夠在背景較為穩定的情況下抑制大部分的背景噪聲。然而，該方法缺少相關光學理論及先驗模型的支撐，無法辨識環境中光學成分的組成和強度，無法有針對性的對冗余的光學成分進行抑制，僅能通過繁瑣的參數學習和訓練過程部分的適用于有限的光學環境，穩定性和魯棒性均存在明顯的不足。因此，建立一種有效的環境光學成分檢測方法十分必要。鑒于此，本發明采用三光通道光學信息處理技術以實現對環境中光學成分的檢測。

發明內容

發明目的：針對光學信息獲取與計算受到環境中光學成分疊加的影響，而現有方法無法穩定有效抑制光學噪聲成分的問題，考慮到不同光學成分對環境光學信息獲取與處理的不同影響。本發明提供了一種三光通道光學成分檢測方法，通過環境光學特征提取，光學特征融合及處理并結合先驗統計對環境中光學成分進行檢測，判斷光學環境中所包含光學成分的種類及每種光學成分在不同空間中的強度。

技術方案：一種三光通道光學成分檢測方法，包括如下步驟：

(1)提取紅、綠、藍三光通道五種光學特征，包括：綠、藍信道方差，光強度-位置關系，全局光強度對比度，紅色信道全局對比度，紅色信道強度-位置關系。

綠、藍信道方差特征計算為：

其中，V_gb(x)為x點處光學信息中綠、藍信道的方差，I_r(x)為x點處紅色信道光強度，I_g(x)為x點處綠色信道光強度，I_b(x)為x點處藍色信道光強度。

光強度-位置關系特征計算為：

其中，D(x)為x點處灰度強度-位置關系特征，(x₁，x₂)為x點處坐標，(X₁，X₂)為光強度最大的點的坐標：

全局光強度對比度特征計算為：

其中，C(x)為全局光強度對比度特征，

I(x)為x點處光強度：

I(y)為環境中任意一點處光強度：I為環境光學信息。