[發明專利]一種水下偏振光成像方法和成像系統

有效

• 申請號: 202110840924.2
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113706403B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 崔星辰;史宏志;趙健;張英杰
• 申請（專利權）人: 浪潮（北京）電子信息產業有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王曉坤

本申請公開了一種水下偏振光成像方法和成像系統，該方法包括：由光源發射可見光，可見光透過偏振器后照射水下的目標物體；利用位于接收裝置處的檢偏器過濾水下干擾光信息；由接收裝置獲取目標物體的信息；通過壓縮感知恢復算法對獲取的信息進行圖像恢復，得到目標物體的圖像。這樣用壓縮感知技術和水下偏振光成像技術相結合的方式，可以通過偏振器和檢偏器相結合的過濾方式有效濾除干擾光信息的同時，提高壓縮感知的恢復精度，以獲取目標物體的更多有效信息，進而可以提高在水下環境中，重構目標圖像的效率和質量，提升數據中心的競爭力。

技術領域

本發明涉及光學成像技術領域，特別是涉及一種水下偏振光成像方法和成像系統。

背景技術

隨著現代光學技術的發展，水下光學探測應用越來越廣泛。水下光學成像具有成像設備簡單、能提供豐富的信息等優點。但是光在水中傳輸，存在各種各樣的干擾，這些干擾會極大的影響水下成像的質量和效率。在水下場景中，影響成像質量的主要因素為水分子以及水中懸浮粒子對光波的散射而產生的散射光，其中，部分散射光會朝著探測器的方向傳播，形成后向散射光。后向散射光會疊加在目標信息光上，使探測器獲取的圖像的對比度降低，影響水下光學成像的探測距離。

如圖1所示，現有的水下成像系統的接收器用于收集信息光。但是水中存在大量的懸浮顆粒，接收器接收到的光，除了被目標物體反射的有用信息光外，還有大量的懸浮顆粒造成的后向散射光，而這些后向散射光為干擾光，會降低最終的成像質量，具體表現為所呈圖像的輪廓線條虛化、模糊，對比度差。

因此，如何解決水下成像的質量低和效率低的問題，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水下偏振光成像方法和成像系統，可以提高在水下環境中，重構目標圖像的效率和質量。其具體方案如下：

一種水下偏振光成像方法，包括：

由光源發射可見光，所述可見光透過偏振器后照射水下的目標物體；

利用位于接收裝置處的檢偏器過濾水下干擾光信息；

由所述接收裝置獲取所述目標物體的信息；

通過壓縮感知恢復算法對獲取的所述信息進行圖像恢復，得到所述目標物體的圖像。

優選地，在本發明實施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述偏振器和所述檢偏器均為偏振片，所述檢偏器的透光軸方向與所述偏振器的偏振方向正交。

優選地，在本發明實施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述通過壓縮感知恢復算法對獲取的所述信息進行圖像恢復，得到所述目標物體的圖像，包括：

對獲取的所述信息進行FFT稀疏變換，得到圖像稀疏矩陣；

使用壓縮感知測量矩陣對所述圖像稀疏矩陣進行采樣，獲取所述目標物體的采樣有效信息；

使用壓縮感知重構算法重構所述目標物體的采樣有效信息，得到所述目標物體的圖像。

優選地，在本發明實施例提供的上述水下偏振光成像方法中，在所述對獲取的所述信息進行FFT稀疏變換，得到圖像稀疏矩陣之后，還包括：

對所述圖像稀疏矩陣進行FFT?SHIFT操作，以將所述目標物體的有效信息集中到所述圖像稀疏矩陣的中心位置。

優選地，在本發明實施例提供的上述水下偏振光成像方法中，在所述使用壓縮感知測量矩陣對所述圖像稀疏矩陣進行采樣之前，還包括：

根據LDPC碼構建壓縮感知測量矩陣。

優選地，在本發明實施例提供的上述水下偏振光成像方法中，所述使用壓縮感知測量矩陣對所述圖像稀疏矩陣進行采樣，包括：