[發明專利]一種長波紅外偏振特征提取與融合的圖像增強方法

有效

• 申請號: 201810298340.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108492274B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 張焱;張景華;石志廣;楊衛平;胡謀法;張路平
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/30;G06T7/12
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 文雄志

1.一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)采集紅外偏振圖像，并進行預處理；

(S2)對步驟(S1)中預處理后的圖像進行Stokes偏振態解算，根據Stokes偏振態解算結果，計算偏振度和偏振角；

(S3)利用偏振度和偏振角進行完全偏振光分解計算；

(S4)定義偏振正交差分值，設置加權系數，提取偏振特征圖像，所述偏振特征圖像包括偏振平行分量圖像和偏振垂直分量圖像；具體過程為：

定義偏振正交差分值

其中I為總光強，θ為起偏角；

設置加權系數m_θ，提取目標場景的偏振分量圖像I_f：

其中P為偏振度圖像、A為偏振角圖像，此處偏振度圖像P是由二維成像平面中各像素點計算得到的偏振度p組成，偏振角圖像A是由二維成像平面中各像素點計算得到的偏振角a組成，Δθ表示偏振特征圖像提取間隔值，設表示向下取整；

若m_θ取值為m_θ＝abs(sinθ)，則表示提取出目標場景的偏振平行分量圖像，若m_θ取值為m_θ＝abs(cosθ)，則表示提取出目標場景的偏振垂直分量圖像，符號abs(·)表示求取絕對值；

(S5)利用非下采樣剪切波算法對偏振特征圖像和紅外強度圖像進行融合。

2.如權利要求1所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述步驟(S1)中的預處理包括：包括圖像校正、濾波、配準和裁剪。

3.如權利要求1所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述步驟(S2)中Stokes偏振態解算過程為：

假設三個通道獲取的紅外偏振圖像且經過預處理后分別表示為，一通道檢偏方向為0°，記為I^0°，二通道檢偏方向為60°，記為I^60°，三通道檢偏方向為120°，記為I^120°；分別得到Stokes矢量的三個參量V₁、V₂、V₃,

則所述偏振度p和偏振角a計算如下：

4.如權利要求1所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述步驟(S5)的具體過程為：

(S51)采用非下采樣剪切波算法分別對紅外強度圖像、偏振垂直分量圖像和偏振平行分量圖像進行分解，依次得到紅外強度低頻圖像、偏振垂直分量低頻圖像、偏振平行分量低頻圖像和紅外強度高頻圖像、偏振垂直分量高頻圖像、偏振平行分量高頻圖像；

(S52)圖像融合處理：

融合紅外強度低頻圖像、偏振垂直分量低頻圖像和偏振平行分量低頻圖像的計算公式如下，

其中F_IL為融合后的低頻圖像，(i,j)表示像素位置坐標，I_IL為紅外強度低頻圖像，為偏振垂直分量低頻圖像，為偏振平行分量低頻圖像；

設置自適應調節系數w^s和w^p對高頻部分進行調節，融合紅外強度高頻圖像、偏振垂直分量高頻圖像、偏振平行分量高頻圖像計算公式如下，

其中abs(·)表示取絕對值運算，I_IH為紅外強度高頻圖像，為偏振垂直分量高頻圖像，為偏振平行分量高頻圖像，和分別為調節之后的偏振垂直分量高頻圖像和偏振平行分量高頻圖像；融合后高頻圖像F_IH為：

(S53)利用非下采樣剪切波算法對融合后的低頻圖像和融合后的高頻圖像進行重構，即獲得融合后的最終圖像。

5.如權利要求1所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述紅外強度圖像為由紅外相機獲取或Stokes偏振態解算獲取。

6.如權利要求1所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述偏振特征圖像提取間隔值Δθ的取值范圍為1°-10°。

7.如權利要求6所述的一種長波紅外偏振特征提取與融合方法，其特征在于，所述偏振特征圖像提取間隔值Δθ取值為2°。