[發(fā)明專利]一種基于彩色圖像融合的偏振圖像可視化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010051816.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111292279B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 李清靈;尹達一;房陳巖;李磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發(fā)明公開了一種基于彩色圖像融合的偏振圖像可視化方法，首先將偏振圖像轉(zhuǎn)換為光強、偏振度和偏振角的三通道圖像；其次將圖像分解為偏振光彩色圖像與自然光灰度圖像；再次，對分解的兩幅圖像進行圖像融合，具體是根據(jù)需求選擇合適的邊緣保持的融合算法將兩幅圖像的光強通道融合；然后，將融合后的光強和偏振角通道進行歸一化；最后，將歸一化后的圖像投影到HSV顏色空間得到最終的具有可視化的偏振彩色圖像。本發(fā)明將突顯原圖像中的低偏振度的高頻細節(jié)特征，作為提高圖像信息量和可讀性的解決方案。

技術領域

本發(fā)明屬于偏振圖像處理領域，尤其是涉及偏振圖像可視化的融合方法。

技術背景

偏振圖像是關于同一目標或場景的強度圖像、偏振度圖像和偏振角圖像的三通道圖像。圖像可視化是充分考慮人的視覺感受，將多通道圖像用彩色圖像形式表達，有助于非專業(yè)人士快速理解圖像特征。圖像融合是將不同通道的圖像經(jīng)過一定的處理，突出和強化圖像中的有用信息，利于對圖像進一步分析、理解及目標的檢測、識別。

由于人眼不具備偏振視覺敏感性，偏振圖像的可視化需要采用特殊的顏色空間和圖像處理方法，使偏振圖像更直觀，發(fā)揮偏振圖像在光滑目標、散射體和空間高頻信息的對比能力。需要采用偏振態(tài)圖像可視化處理技術將三通道圖像的綜合體現(xiàn)在一副圖像中。

一種最常用偏振圖像可視化方法是采用彩色空間直接映射實現(xiàn)多通道的圖像的同時顯示。例如采用光強度圖像、偏振度圖像和偏振角圖像分別映射到 HSV顏色空間的亮度(value)、飽和度(saturation)和色相角(hue)通道。另一種方法是在HSV顏色空間映射前，先將光強度圖像與偏振度圖像融合，作為亮度通道，融合算法通常采用邊緣保持的融合算法(如拉普拉斯金字塔融合算法、小波包融合算法、開關算子融合算法等)，以增強偏振度圖像細節(jié)特征。

采用以上兩這種方法獲得融合圖像雖然能放大圖像中高偏振度成分的色彩對比度。但在整體偏振度動態(tài)較大的復雜場景下，對低偏振度目標細節(jié)成分的顯示，尤其是對如云層、水面等自然目標邊緣的表現(xiàn)上，圖像對比度較低。客觀表現(xiàn)為彩色圖像的信息熵較低。

因此，現(xiàn)有技術中需要一種能夠突顯偏振圖像中的低偏振度的高頻細節(jié)特征，提高圖像信息量和可讀性的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種能夠提高偏振圖像信息熵的基于彩色圖像融合的偏振圖像可視化方法。

根據(jù)本發(fā)明的基于彩色圖像融合的偏振圖像可視化方法，包括：

1)偏振圖像S由光強圖像I、偏振度圖像DoP和偏振角圖像AoP組成，在像元位置(x,y)處的S_x,y偏振量表示為：

其中I_x,y表示像元光強，DoP_x,y表示像元偏振度，AoP_x,y像元偏振角；

2)S圖像中的I_x,y分解為線偏振分量I_Pol_x,y和自然光分量I_Unpol_x,y，即

I_x,y＝I_x,y·DoP_x,y+I_x,y·(1-DoP_x,y)＝I_Pol_x,y+I_Unpol_x,y

則

依次對S中每個像元作處理，將S圖像分解為代表偏振光的彩色圖像S_Pol 與代表自然光的灰度圖像S_Unpol。