[發(fā)明專利]一種水下偏振成像方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112379391B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 韓平麗;衛(wèi)毅;邵曉鵬;劉飛;孫少杰;范穎穎
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01N21/21
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種水下偏振成像方法，其特征在于，包括：

通過光源發(fā)射目標光束，所述目標光束通過第一偏振片照射到目標和懸浮粒子上；

所述目標對所述目標光束進行反射得到目標反射光，所述懸浮粒子對所述目標光束進行散射得到后向散射光；

所述目標反射光和所述后向散射光通過第二偏振片照射到探測器上；

在有目標區(qū)域，通過旋轉第二偏振片獲取第一偏振子圖像集，根據所述第一偏振子圖像集得到第一總光強矢量；

在無目標區(qū)域，通過旋轉第二偏振片獲取第二偏振子圖像集，根據所述第二偏振子圖像集得到第二總光強矢量；

根據所述第二總光強矢量得到后向散射光的偏振度和后向散射光的偏振角；

基于互信息求解方法，根據所述第一總光強矢量、所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到目標偏振角；

基于獨立成分分析方法，根據所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到后向散射偏振光光強；

根據所述第一總光強矢量、所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到目標偏振角，包括：

通過多個不同的假設目標偏振度和假設目標偏振角得到目標反射光光強和后向散射光光強；

根據所述第一總光強矢量、所述后向散射光的偏振度、所述后向散射光的偏振角、所述目標反射光光強和所述后向散射光光強得到目標反射光和后向散射光的互信息；

根據所述目標反射光和后向散射光的互信息得到所述目標偏振角；

根據所述后向散射光的偏振度和所述后向散射光的偏振角得到后向散射偏振光光強，包括：

在有目標區(qū)域，通過旋轉第二偏振片得到偏振方位角分別為0°、45°、90°和135°時對應的光強I₀、I₄₅、I₉₀和I₁₃₅；

根據所述后向散射光的偏振角和所述光強I₀、I₄₅、I₉₀和I₁₃₅得到偏振方位角分別為0°、45°、90°和135°時對應的后向散射光調制系數f_B(0°)、f_B(45°)、f_B(90°)和f_B(135°)；

根據所述光強I₀、I₄₅、I₉₀、I₁₃₅和所述后向散射光調制系數f_B(0°)、f_B(45°)、f_B(90°)和f_B(135°)得到后向散射偏振光光強。

2.根據權利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，所述第一總光強矢量包括：第一總光強、第一X軸方向直線偏振光分量和第一45°方向直線偏振光分量。

3.根據權利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，所述第二總光強矢量包括：第二總光強、第二X軸方向直線偏振光分量和第二45°方向直線偏振光分量。

4.根據權利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，通過多個不同的假設目標偏振度和假設目標偏振角得到目標反射光光強和后向散射光光強，包括：

基于互信息特性，通過所述多個不同的假設目標偏振度和假設目標偏振角得到所述目標反射光光強和所述后向散射光光強。

5.根據權利要求1所述的水下偏振成像方法，其特征在于，根據所述第一總光強矢量、所述后向散射光的偏振度、所述后向散射光的偏振角、所述目標反射光光強和所述后向散射光光強得到目標反射光和后向散射光的互信息，包括：

根據所述后向散射光光強得到第一邊緣概率密度函數，根據所述目標反射光光強得到第二邊緣概率密度函數，根據所述目標反射光光強和所述后向散射光光強得到聯(lián)合概率密度函數；

根據所述第一邊緣概率密度函數、所述第二邊緣概率密度函數和所述聯(lián)合概率密度函數得到所述目標反射光和后向散射光的互信息。

6.一種水下偏振成像裝置，其特征在于，用于利用權利要求1至5任一項所述的成像方法進行成像，包括：光源、第一偏振片、第二偏振片和探測器，其中，

所述第一偏振片置于所述光源的發(fā)射端，所述第二偏振片置于所述探測器的接收端，所述光源、所述第一偏振片、所述第二偏振片和所述探測器位于目標的同一側。