[發明專利]基于偏振的散射介質深度恢復方法及裝置

有效

• 申請號: 202010099953.3
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111343368B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 索津莉;張博;謝佳憶;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;G06T5/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發明公開了一種基于偏振的散射介質深度恢復方法及裝置，其中，該方法包括以下步驟：預先搭建偏振圖像采集系統；基于偏振圖像采集系統，將光源后的偏振片固定在任意位置，將相機后的偏振片調整為三個不同角度，分別連續采集偏振度圖像；對不同深度的平面物體重復執行上述步驟，并分別計算不同深度下的偏振度圖像，對同一深度下的偏振度圖像進行圖像濾波，計算出每個深度不同位置偏振度的分布情況，根據分布情況獲得標定數據；依據上述采集的相同條件，在不同場景采集多個偏振度圖像，并計算多個偏振度圖像的偏振度，與標定數據進行比較以估計散射介質深度。該方法簡單，易于實現，能夠抗散射，可以顯著減小圖像噪聲，并且能夠實現深度恢復。

技術領域

本發明涉及計算攝像學、圖像處理技術領域，特別涉及一種基于偏振的散射介質深度恢復方法及裝置。

背景技術

深度恢復廣泛地應用于計算機視覺各種任務中。目前的場景深度恢復方法主要基于深度相機，如微軟公司的Kinect，Intel公司的RealSense相機等，但是這類相機在霧天、水下等散射介質的場景成像質量不高?；谄癯上竦钠裣鄼C結合了圖像處理去霧技術，得到較好的去霧效果，但是無法獲得場景的深度信息。因此，亟待一種可同時解決散射介質成像和深度恢復問題的方法。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于偏振的散射介質深度恢復方法，該方法采用的系統簡單，易于實現，能夠抗散射，顯著減小圖像噪聲。

本發明的另一個目的在于提出一種基于偏振的散射介質深度恢復裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了基于偏振的散射介質深度恢復方法，包括以下步驟：步驟S101，預先搭建偏振圖像采集系統；步驟S102，基于所述偏振圖像采集系統，將LED光源后的偏振片固定在任意位置，將工業相機后的偏振片調整為180°內的三個不同角度，分別連續采集偏振度圖像；步驟S103，對不同深度的平面物體重復執行步驟S101-S102，并分別計算不同深度下的偏振度圖像，對同一深度下的偏振度圖像進行圖像濾波，以計算出每個深度不同位置偏振度的分布情況，根據所述分布情況獲得標定數據；步驟S104，依據上述采集的相同條件，在不同場景采集多個偏振度圖像，并計算所述多個偏振度圖像的偏振度，與所述標定數據進行比較以估計散射介質深度。

本發明實施例的基于偏振的散射介質深度恢復方法，利用散射介質對光的傳播具有起偏作用，散射介質景物反射光近似為無偏光，通過主動式偏振光照明、圖像信號采集、偏振度計算和圖像處理等技術進行系統構建和標定，從而可以計算出待測景物的深度圖，且系統簡單，易于實現，能夠抗散射，減少圖像噪聲。

另外，根據本發明上述實施例的基于偏振的散射介質深度恢復方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述偏振圖像采集系統包括工業相機、LED光源和兩個偏振片，其中，所述LED光源和所述工業相機后面分別放置一個偏振片。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述偏振度的計算公式為：

其中，I₀、I₄₅和I₉₀分別為0°、45°和90°采集到的圖像數據，I_U為總像素強度的一半，P為偏振度。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述圖像濾波采用VBM3D算法。